Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом

Изобретение относится к области строительства, в частности к многоэтажным зданиям со свайно-плитными фундаментами. Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом содержит несущие стены и перекрытия. Каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым по приведенной зависимости, причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом. Технический результат состоит в обеспечении равномерного распределения вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом на стадии проектирования и снижении материалоемкости. 14 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом.

На стадии проектирования согласно положениям СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», М., 2005, с.77-84 и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г.Москве» изд. Правительства Москвы, Москомархитектура, 2001 г., с.16, 22, 27-29, 79, 81, 84, 92-101, 128-129 определяют данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности здания и условия его эксплуатации, определяют нагрузки, действующие на фундамент, выбирают вид свай, их габариты и схему размещения свай на строительной площадке и осуществляют совместный расчет системы «фундамент - здание» на эксплуатационные нагрузки по первому и второму предельным состояниям. В результате расчета получают перемещения и усилия в сваях, фундаментной плите и конструкциях здания.

Проанализировав результаты расчета, проектировщики стараются изменить конструктивное решение фундамента таким образом, чтобы осадка и относительная разность осадок фундаментной плиты, а также усилия в сваях не превышали допустимых значений. При этом не рассматривается зависимость распределения усилий в конструкциях здания от конструктивного решения фундамента и решение принимается, лишь отвечающее указанным требованиям строительных норм.

Проектирование несущих конструкций здания осуществляют на усилия, полученные из расчета с принятым конструктивным решением фундамента. Таким образом, значительные всплески напряжений (высокие уровни неравномерности), полученные на крае стены, приводят к увеличению ее толщины или к дополнительному армированию, что может вызвать существенные изменения в планировке всего здания. Особенно важно добиться равномерного распределения вертикальных усилий в стенах крупнопанельных зданий, поскольку при проверке прочности платформенных стыков при неравномерном распределении напряжений в них необходимо повышать прочность за счет увеличения прочности материала или толщины стен, а в монолитных зданиях - также и за счет увеличения расхода арматуры.

Известны многоэтажные здания со свайно-плитным фундаментом, включающим сваи и железобетонную плиту или ростверк, восприятие нагрузки от зданий и сооружений в котором обеспечивается совместной работой плит-ростверков и свай (СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», пп.7.4.10…7.4.14).

Однако в известном решении железобетонная плита или ростверк воспринимают только около 15% внешней нагрузки, а сваи - около 85%. Кроме того, крайние ряды свай воспринимают нагрузку, в 2 раза, а угловые сваи - в 3 раза, превышающую среднюю нагрузку на сваи в фундаменте. В результате на ряде участков и особенно в краевых сечениях железобетонной плиты или ростверка возникают большие изгибающие моменты, что ведет к повышению материалоемкости за счет увеличения расхода бетона и/или арматуры.

Техническим результатом предлагаемого решения являются обеспечение равномерного распределения вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания со свайно-плитным фундаментом на стадии проектирования и снижение материалоемкости.

Достигается это тем, что в многоэтажном здании со свайно-плитным фундаментом, содержащем несущие стены и перекрытия, каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым соотношением:

,

где у - смещение каждой из осей свай первого ряда относительно края поперечных стен здания, м,

а - шаг размещения свай, м,

d -диаметр свай, м,

Н - толщина фундаментной плиты, м,

причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом.

На фиг.1 изображена схема размещения свай под многоэтажным зданием в плане согласно предлагаемому решению.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - схема размещения свай под многоэтажным зданием согласно

СП 50-101-2004.

На фиг.4 - эпюра распределения вертикальных напряжений в несущей стене многоэтажного здания (от центра к краю) для схемы размещения свай на фиг.3.

На фиг.5 - эпюра распределения вертикальных напряжений в несущей стене многоэтажного здания (от центра к краю) для схемы размещения свай на фиг.1.

На фиг.6, 7 и 8 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На фиг.9, 10 и 11 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На фиг.12, 13 и 14 - эпюры распределения вертикальных напряжений в каждой из трех несущих стен многоэтажного здания (от центра к краю) при .

На стадии проектирования определяют данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности многоэтажного здания 1 и условия его эксплуатации, определяют нагрузки, действующие на фундамент, выбирают вид свай 2, их габариты, схему размещения свай на строительной площадке и размеры фундаментной плиты 3.

Проводят совместный расчет напряженно-деформированного состояния системы «фундамент - здание» и на стадии проектирования осуществляют построение эпюр распределения вертикальных напряжений в несущих стенах 4, 5, 6 многоэтажного здания 1 в зоне их сопряжения с фундаментом. На эпюрах выявляют пики и устраняют их снижением жесткости участка фундамента, которое осуществляют смещением со стороны фасадов здания к его центру каждой из осей первого ряда свай относительно края поперечных стен здания на расстояние, определяемое соотношением:

,

где у - смещение каждой из осей свай первого ряда относительно края поперечных стен здания, м,

а - шаг размещения свай, м,

d - диаметр свай, м,

Н - толщина фундаментной плиты, м.

Сваи 7, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, устанавливают относительно этой линии с меньшим шагом, что в целом обеспечивает равномерное распределение вертикальных напряжений в несущих стенах многоэтажного здания.

Был рассчитан тестовый пример, представляющий собой 22-этажное симметричное в плане здание перекрестно-стеновой системы с шагом поперечных стен 3, 3,6 и 4,2 м, установленное на фундаментную плиту толщиной 1,2 м, под которой устраивают свайное поле с шагом 1,2 м в обоих направлениях из свай квадратного сечения со стороной 0,3 м, длина свай 10 м. Толщина стен -18 см, толщина плит перекрытий - 14 см. Все конструкции выполнены из монолитного железобетона класса В25. Вертикальные нагрузки на здание приняты согласно СНиП 2.01.07-85. Грунт принят с модулем деформации 20 МПа. Рассмотрено два варианта расстановки свай: вариант 1 - сваи установлены равномерно под всей фундаментной плитой (фиг.3), вариант 2 - оси свай первого ряда установлены с отступом 0,75 м от края поперечных стен внутрь здания (фиг.1).

Максимальное значение на эпюре вертикальных напряжений для наиболее загруженной стены 6 согласно 1 варианту - 1000 т/м2, минимальное - 386 т/м2. Максимальное значение на эпюре вертикальных напряжений согласно 2 варианту - 706 т/м2, минимальное - 430 т/м2. Как видно из результатов расчета, тангенс угла наклона прямой, соединяющей сечения с максимальным и минимальным значением вертикальных напряжений, изменяется от k=(1000-386)/5,1=120 т/м3 до k=(706-430)/5,1=54 т/м3, то есть для наиболее нагруженной стены здания наблюдается эффект снижения неравномерности распределения вертикальных напряжений 222%.

На фиг.6-14 приведены эпюры вертикальных напряжений в стенах 22-этажного здания, рассматриваемого в качестве тестового примера, возникающих при установке свай с отступом осей первого ряда свай до края поперечных стен у=0,45, 0,75, 1,05 м.

В качестве критерия выбора оптимального значения у принималось наименьшее значение тангенса угла наклона прямой, соединяющей сечения с максимальным и минимальным значением вертикальных напряжений.

При у=0,45 м для стены 4 k=(494-210)/5,4=53 т/м3, для стены 5 k=(752-371)/5,4=71 т/м3, для стены 6 k=(894-385)/5,4=94 т/м3.

При у=0,75 м для стены 4 k=(376-242)/3,9=34 т/м3, для стены 5 k=(592-414)/4,2=42 т/м3, для стены 6 k=(706-430)/5,1=54 т/м3.

При у=1,05 м для стены 4 k=(385-242)/3=48 т/м3, для стены 5 k=(576-411)/3,3=50 т/м3, для стены 6 k=(654-428)/3,6=63 т/м3.

Как видно из указанных фигур, с увеличением значения у тангенс угла наклона сначала уменьшается, а потом возрастает. При значениях, лежащих в интервале , достигается минимальный уровень неравномерности вертикальных напряжений.

В зоне контакта стен с фундаментной плитой распределение напряжений вдоль стены равномерное, что не требует дополнительного армирования и приводит к снижению материалоемкости конструкции.

Многоэтажное здание со свайно-плитным фундаментом, содержащим несущие стены и перекрытия, отличающееся тем, что каждая из осей первого ряда свай расположена со стороны фасадов здания к его центру относительно края поперечных стен здания со смещением, определяемым соотношением:

где у - смещение каждой из осей первого ряда свай относительно края поперечных стен здания, м;
а - шаг размещения свай, м;
d - диаметр свай, м;
Н - толщина фундаментной плиты, м,
причем сваи, ближайшие к линии, проходящей через центр здания параллельно его фасадам, установлены относительно этой линии с меньшим шагом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к усилению и укреплению свайных фундаментов опор ЛЭП, возведенных на слабом, просадочном, протаивающем вечномерзлом или обводняемом грунтовом основании.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов высотных зданий в сейсмических районах. .

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений, воспринимающих статические, динамические горизонтальные и выдергивающие нагрузки. .

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению свайных фундаментов, и может быть использовано при возведении высоких зданий, передающих на основание большие вертикальные и боковые нагрузки.

Изобретение относится к строительству, в частности к модульным системам для сооружения фундаментов опор воздушной линии и/или опорной сваи. .

Изобретение относится к строительству и, в частности, к технологии возведения свайных фундаментов. .

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению в сейсмоопасных районах. .

Изобретение относится к строительству, а именно для возведения свайных фундаментов на слабых грунтах. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении фундаментов большой жесткости при сравнительно малом расходе строительных материалов.

Фундамент // 2320820
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении сооружений, фундаменты которых должны обеспечивать высокую несущую способность на восприятие вдавливающих и выдергивающих нагрузок при слабых грунтах основания.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свайно-плитных фундаментов на сжимаемом основании

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения строительных конструкций

Изобретение относится к конструкции фундамента для сооружения или здания

Изобретение относится к фундаментостроению, в частности к способам повышения несущей способности основания фундаментов, сложенных слабыми грунтами естественного (природного) или искусственного сложения, в т.ч. обладающими специфическими свойствами (плывунными, просадочными и др.) путем их вертикального армирования железобетонными висячими и забивными (вдавленными) сваями квадратного или круглого поперечного сечения. Способ устройства основания фундаментов сооружений включает выполнение фундамента на естественном грунтовом основании, а затем армирование контурными вертикальными забивными сваями малого диаметра, расположенными за контуром фундамента, на расстоянии от его наружных граней, определенной длины и на одинаковом расстоянии друг от друга. Вначале формируют армированное основание фундамента, для чего вначале погружают контурные сваи в несколько рядов, на проектную глубину по принятой в проекте схеме свайного поля, располагая их за пределами контура фундамента. Затем погружают несущие сваи и располагают их в пределах контура подошвы фундамента или выходящих за контуры подошвы фундамента на величину, меньше или равную 0,5d (где d - сторона или диаметр поперечного сечения сваи). Поверху несущих свай выполняют буферный слой, размеры которого в плане превышают длину и ширину подошвы фундамента на уровне отметки дна котлована на величину, больше или равную 2d, а толщина его больше или равна 0,5d из песка не менее средней крупности или щебня из твердых горных пород. Участок дна котлована в пределах контура расположения несущих свай планируют до проектной отметки и устраивают бетонную подготовку толщиной 10 см, при этом ширина и длина которой превышает ширину и длину подошвы фундамента на величину d. Поверх бетонной подготовки выполняют гидроизоляцию и возводят фундамент. Минимальное расстояние между продольными осями контурных и несущих свай определяют по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении несущей способности основания фундамента зданий и сооружений. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройству свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых в стесненных условиях. Способ повышения несущей способности буронабивных свай заключается в том, что каждую буронабивную сваю выполняют из двух элементов: нижнюю часть - из сыпучего рабочего тела (щебня, шлака и тому подобного материала), взаимодействующего с грунтовым основанием, причем подошва рабочего тела залегает глубже глубины промерзания грунта, верхнюю часть сваи сооружают монолитной, железобетонной с крестообразным оголовком. Возводят монолитный, железобетонный ростверк и частично возводят все сооружение. Монтируют на крестообразные оголовки свай пары домкратов-пульсаторов двойного возвратно-поступательного действия, упирают их плунжеры в ростверк сооружения. Пары домкратов-пульсаторов соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией. С пульта включают домкраты-пульсаторы и импульсами впрессовывают верхнюю монолитную часть сваи вглубь, впрессовывают подошвой монолитной сваи рабочее тело в рыхлое грунтовое основание, трансформируют форму поверхности контакта рабочего тела с грунтовым основанием в каплевидную, грушевидную форму, обжимают поверхностью контакта рабочего тела слабого грунтового основания под ним и вокруг него, предварительно напрягают, уплотняют и упрочняют этим слабые рыхлые зоны грунтового основания до проектного значения силы. По манометрам контролируют развиваемое парой домкратов-пульсаторов давление, в несколько раз увеличивают несущую способность каждой из свай. Выравнивают прочность и деформативность зоны контакта грунтового основания с рабочим телом. Выравнивают несущую способность свай по отношению друг к другу и предотвращают появление неравномерных осадок, и исключают крен сооружения. Технический результат состоит в повышении несущей способности буронабивных свай в период строительства, обеспечении исключения неравномерных осадок отдельных свай и всего сооружения. 1 пр., 4 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментам крупных стальных резервуаров. Свайно-плитный фундамент резервуара включает круглую фундаментную плиту, объединяющую вертикальные буровые железобетонные сваи и грунтовую подушку, переменной толщины. Сваи имеют переменный по всей своей длине диаметр, ступенчато уменьшающийся с глубиной, пропорционально величине дополнительных вертикальных деформаций с шагом 10%-40% D, где D - диаметр свай, и переменную длину, изменяющуюся в плане при следующих соотношениях длин свай L1=0,8÷0,9L2; L2=0,8÷0,9L3; L3=0,8÷0,9L4; где L1; L2; L3; L4 - длина свай, определяемая расчетным путем пропорционально глубине развития расчетных вертикальных деформаций. Расстояние между сваями в плане прямо пропорционально величине вертикальных нормальных напряжений. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента, снижении материалоемкости. 2 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов корневого типа, сооружаемых для высотных железобетонных сооружений вертикальной и наклонной направленности. Корневой фундамент для прочного и устойчивого удержание высотных железобетонных наземных сооружений вертикальной и наклонной направленности, характеризующийся тем, что выполнен в виде разнонаправленно пробуренных шурфов в грунте, заполненных бетонным раствором и металлическими тросами, переходящими в стенки железобетонного наземного высотного сооружения до ее верхушки. Технический результат состоит в повышении надежности фундамента, а также устойчивости высотных железобетонных сооружений при экстремальных ветровых и других нагрузках. 2 ил.

Группа изобретений относится к строительству свайного винтолопастного фундамента. Свайный фундамент состоит из поля завинчивающихся винтолопастных свай, каждая из которых состоит из стального трубчатого наконечника с винтолопастной навивкой лопастей, поднимающихся под конус снизу вверх с максимальным диаметром Dmax на верхнем конце. Свайный наконечник стыкуется по высоте секциями полых труб, на верхнем конце колонны которых монтируется ростверк после заливки полости колонны труб цементным раствором или бетоном. Винтовая лопасть выполнена с полусферической опорной поверхностью, угол полуконтакта которой с грунтом составляет по величине угол внутреннего трения грунта в нарушенном состоянии φк=φн. Диаметр Dmax сваи подбирают исходя из несущей способности грунта, величина начальной (первой) критической нагрузки для которого принимается из расчета по приведенной математической зависимости, а сваю завинчивают в грунт на глубину h≤сстр/γстр, где γстр - удельный вес грунта. Технический результат заключается в повышении несущей способности сваи и устойчивости свайного фундамента. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства, конкретнее к фундаментам, и может быть использовано для устройства буронабивных свай, а также в качестве анкера, воспринимающего выдергивающие усилия. Объемно-профилированная свая включает цилиндрическую оболочку, выполненную с возможностью ее заполнения наполнителем. Цилиндрическая оболочка выполнена из упругого материала, в качестве наполнителя использован саморасширяющийся материал. По длине цилиндрической оболочки размещены и скреплены с ней, по меньшей мере, три жестких кольца, диаметр которых соответствует диаметру цилиндрической оболочки до ее заполнения наполнителем. Технический результат состоит в увеличении несущей способности по боковой поверхности сваи. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении фундаментов многоэтажных каркасных зданий, в том числе в сейсмических районах. Способ возведения свайно-плитного фундамента включает устройство железобетонных свай в виде кустов свай под колонны. Между кустами устраивают ленты свай, затем при устройстве монолитного железобетонного ростверка объединяют все сваи в кустах и лентах свай в единую жесткую пространственную систему, образуя проемы между кустов свай. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи нагрузки на конструкции фундаментов, снижении материалоемкости и трудоемкости при устройстве фундаментов зданий. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к многоэтажным зданиям со свайно-плитными фундаментами

Наверх