Противопучинный фундамент здания с подвалом

Авторы патента:

E02D27/35 - возводимые в мерзлом грунте, например в вечномерзлом грунте

Владельцы патента RU 2440464:

Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" (RU)

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству малоэтажных зданий с подвалом, возводимых на пучинистых грунтах в районах с глубоким сезонным промерзанием, где глубина промерзания может достигать 4 м и более. Противопучинный фундамент малоэтажного здания с подвалом, возводимый на пучинистом грунтовом основании, включает отнесенную на некоторое расстояние от внешних границ здания к центру заглубленную часть из железобетона, выполненную в виде монолитных железобетонных стен и фундаментной плиты или сборных железобетонных стен и бетонной конструкции пола по грунту, и надподвальное железобетонное перекрытие. Под консолями надподвального перекрытия и наружной отмосткой выполнена подушка-компенсатор из непучинистого материала, состоящего из совокупности гранул термо-морозо-кислото-щелочестойкой резины размером 5-25 мм, промежутки между которыми заполнены крупным песком. Технический результат состоит в сокращении теплопотерь здания, обеспечении условия недопущения промерзания грунта у консолей подвала, повышении устойчивости и эксплуатационных характеристик элементов конструкции здания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству малоэтажных зданий с подвалом, возводимых на пучинистых грунтах в районах с глубоким сезонным промерзанием, где глубина промерзания может достигать 4 м и более.

Известны типовые конструкции сборных и монолитных фундаментов малоэтажных сельских зданий с подвалом, утвержденные Государственным комитетом по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР (Серия 2.210-1. Детали цоколя и стен подвала общественных зданий. Выпуск 6. Фундаменты и стены подвалов малоэтажных сельских зданий, 1972).

Недостатком этих конструкций является то, что они не рассчитаны для строительства на пучинистых грунтовых основаниях в районах с глубоким сезонным промерзанием. В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* подошву таких фундаментов необходимо закладывать ниже глубины промерзания, а для защиты их боковой поверхности от сил пучения следует заменить значительную часть окружающего грунта непучинистым материалом, что приведет к существенному удорожанию строительства.

Известен фундамент здания с подвалом, включающий сборные несущие железобетонные стены, расположенные под ними и уложенные на грунт сборные бетонные блоки и железобетонные плиты пола, установленные на эти блоки. В пространство, образованное сборными блоками и железобетонными плитами, осуществляется подача теплого воздуха (патент SE №466804, E02D 27/01, 1990).

Основным недостатком этого решения является значительное расходование тепла при искусственном обогреве основания. Кроме того, при прекращении обогрева помещения подвала в зимний период данная конструкция оказывается незащищенной от действия касательных и горизонтальных нормальных сил морозного пучения, действующих на боковую поверхность фундамента.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является подземная конструкция, служащая в качестве фундамента частного жилого дома, включающая заглубленную часть, консольную фундаментную плиту и фундаментные балки, установленные на нее (патент JP №2002180477, E02D 27/00, E02D 27/01, E02D 29/00, Е04Н 1/02, 2002).

Недостатком этой конструкции является то, что она не рассчитана для строительства на пучинистых грунтовых основаниях, так как отсутствует защита консольной фундаментной плиты от воздействия нормальных сил морозного пучения. Кроме того, при прекращении обогрева помещения подвала в зимний период указанная конструкция оказывается незащищенной от действия касательных и горизонтальных нормальных сил морозного пучения, действующих на боковую поверхность фундамента.

Задачей настоящего изобретения является разработка экономически целесообразной конструкции фундамента малоэтажного здания с подвалом, пригодной для строительства на пучинистых грунтах в районах с глубоким сезонным промерзанием.

Сущность изобретения заключается в том, что стены подвала отнесены на некоторое расстояние от внешних границ здания к центру, а наружные стены надземной части установлены на консоли надподвального железобетонного перекрытия. Конструкции подвала могут быть выполнены как из монолитного железобетона, так и из сборных железобетонных элементов с бетонной конструкцией пола подвала по грунту. Сопряжение стен подвала с перекрытием может быть как жестким, так и шарнирным, так как при данном техническом решении исключается возможность возникновения горизонтальных сил пучения, действующих на боковую поверхность фундамента. Нагрузка от стен надземной части полностью передается через консоли на конструкции подвала, передача давления на грунт под консолями не предусмотрена. Толщина и длина консоли зависят от действующих на нее нагрузок и определяются по расчету.

Под консолями надподвального перекрытия и наружной отмосткой для недопущения возникновения значительных вертикальных нормальных сил морозного пучения расположена подушка-компенсатор из непучинистого материала, выполняющая роль компенсатора вертикальных деформаций морозного пучения и оттаивания и снижающая давление промерзающего грунта на перекрытие. В качестве материала, способного упруго деформироваться под нагрузкой, применяется совокупность гранул термо-морозо-кислото-щелочестойкой резины размером 5-25 мм, промежутки между которыми заполнены крупным песком. Толщина подушки определяется прогнозируемой величиной подъема поверхности грунта в результате морозного пучения и устанавливается расчетом из условия необходимой степени компенсации деформаций промерзающего основания. Избыточная вода из подушки-компенсатора отводится в дренажную систему.

При расчете перекрытия над подвалом следует учесть воздействие вертикальных нормальных сил морозного пучения грунта на консоли снизу, допустимая величина которых регулируется параметрами подушки-компенсатора.

Для сокращения теплопотерь здания стены подвала и консоли снаружи утеплены слоем экструдированного пенополистирола. Несмотря на это, в том случае, когда в помещениях в течение зимнего периода поддерживается положительная температура порядка +16°С и выше и прекращение отопления на долгий срок невозможно, заявленная конструкция фундамента может применяться без устройства дополнительной теплоизоляции поверхности грунта, уменьшающей глубину промерзания. В результате теплотехнических расчетов авторы установили, что в этом случае нулевая изотерма за зиму не достигает стен подвала при вылете консоли порядка 0.8 м, тем самым исключается возможность возникновения дополнительного механического воздействия на подземную часть здания со стороны промерзающего грунта.

В общем случае, когда здание в течение зимнего периода постоянно не эксплуатируется или существует вероятность длительного прекращения обогрева помещений, глубина промерзания грунта в основании здания уменьшается за счет устройства дополнительной теплоизоляции из экструдированного пенополистирола. Полоса теплоизоляции размещается вдоль наружной стены под отмосткой на поверхности подушки из непучинистого материала. Ее ширина, толщина и теплофизические параметры подбираются по теплотехническому расчету из условия недопущения промерзания грунта у конструкций подвала.

Отличительной положительной особенностью предлагаемого фундамента является использование в качестве его основания, за исключением верхнего слоя непосредственно под консолями перекрытия, местного пучинистого грунта, как под подошвой фундамента, так и для обратной засыпки пазух котлована, так как в данном решении исключается возможность его промерзания. Стены подвала могут быть изготовлены и по технологии «стена в грунте», т.е. без предварительной откопки котлована. Указанное обстоятельство увеличивает экономическую целесообразность применения такой конструкции.

При анализе уровня техники не выявлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого решения, т.е. оно отвечает требованиям новизны.

Не выявлены также признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении, т.е. оно отвечает требованию изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид фундамента малоэтажного здания с подвалом, выполненного из монолитного железобетона; на фиг.2 - то же при изготовлении стен подвала из сборных железобетонных элементов и бетонной конструкции пола подвала по грунту; на фиг.3 - фрагмент опорного сечения монолитного фундамента.

Противопучинный фундамент здания с подвалом включает заглубленную часть, отнесенную на некоторое расстояние от внешних границ здания к центру и выполненную в виде монолитных железобетонных стен 1 и фундаментной плиты 2 (фиг.1) или сборных железобетонных стен 1а и бетонной конструкции пола по грунту 2а (фиг.2). Наружные стены надземной части 3 установлены на консоли надподвального железобетонного перекрытия 4, которое полностью передает приходящую нагрузку на стены подвала 1 (1a). Узел сопряжения стен подвала с перекрытием может быть как жестким, так и шарнирным. Под консолями надподвального перекрытия 4 и наружной отмосткой 5 для недопущения возникновения значительных вертикальных нормальных сил морозного пучения выполнена подушка-компенсатор 6 из непучинистого материала, обладающего значительными упругими свойствами, предназначенная для уменьшения давления морозного пучения на консоли перекрытия. Отвод воды из этого слоя осуществляется по пластмассовой дренажной трубе 7. Для сокращения теплопотерь здания стены подвала и консоли снаружи утеплены слоем экструдированного пенополистирола 8. При необходимости вдоль наружной стены под отмосткой на поверхности подушки из непучинистого материала размещается полоса дополнительной теплоизоляции из экструдированного пенополистирола 9.

При промерзании пучинистого грунта основания 10 предлагаемая конструкция противопучинного фундамента препятствует проникновению фронта промерзания 11 к конструкциям подвала за счет отнесения заглубленной части на некоторое расстояние от внешних границ здания к центру, а также за счет устройства дополнительной теплоизоляции поверхности грунта 9, если она необходима. Тем самым не допускается дополнительное механическое воздействие на конструкции подвала. Вертикальные деформации пучения грунта под консолями надподвального перекрытия 4 воспринимаются деформирующейся подушкой-компенсатором 6, благодаря чему вертикальные нормальные силы морозного пучения, действующие на консоли, значительно снижаются, не оказывая влияния на устойчивость и эксплуатационные характеристики элементов конструкции здания.

1. Противопучинный фундамент малоэтажного здания с подвалом, возводимый на пучинистом грунтовом основании, включающий отнесенную на некоторое расстояние от внешних границ здания к центру заглубленную часть из железобетона, выполненную в виде монолитных железобетонных стен и фундаментной плиты или сборных железобетонных стен и бетонной конструкции пола по грунту, и надподвальное железобетонное перекрытие, отличающийся тем, что под консолями надподвального перекрытия и наружной отмосткой выполнена подушка-компенсатор из непучинистого материала, состоящего из совокупности гранул термоморозокислотощелочестойкой резины размером 5-25 мм, промежутки между которыми заполнены крупным песком.

2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что на поверхности подушки-компенсатора под отмосткой вдоль наружной стены может быть помещена полоса дополнительной теплоизоляции из экструдированного пенополистирола.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении свайных фундаментов преимущественно малоэтажных домов, мачт, рекламных щитов на промерзающих пучинистых грунтах.

Способ повышения прочности пластично-мерзлых грунтов и фундамент для реализации способа // 2422589

Изобретение относится к области строительства сооружений в районах широкого распространения пластично-мерзлых грунтов, в том числе засоленных грунтов. .

Способ установки сваи открытого профиля в слабых сезоннопромерзающих пучинистых грунтах // 2394127

Изобретение относится к строительству, а именно к способам установки свай открытого профиля при возведении свайных фундаментов зданий и сооружений. .

Способ обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки газо- или нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов // 2390621

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при сооружении опорных конструкций надземных трубопроводов обвязки газо- и нефтедобывающих скважин на многолетнемерзлых грунтах.

Теплоизолированный фундамент // 2357044

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению зданий и сооружений на промерзающих пучинистых грунтах. .

Способ возведения свайного фундамента и свайный фундамент // 2348759

Изобретение относится к фундаментостроению и может быть использовано в способах возведения свайного фундамента в вечномерзлых грунтах. .

Конструкция обсыпки для защиты фундаментов от выпучивания и разрушения морозобойными трещинами // 2344233

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству в суровых природно-климатических условиях на пучинистых грунтах. .

Отапливаемое малоэтажное здание с полом по утепленному цокольному перекрытию, возводимое на пучинистом грунтовом основании // 2337211

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству малоэтажных (не более 2-х этажей) отапливаемых зданий с малозаглубленными фундаментами на пучинистых грунтовых основаниях.

Буроопускной способ возведения свайного фундамента в вечномерзлом грунте // 2320821

Изобретение относится к области строительства и предназначено для создания фундаментов при строительстве зданий и сооружений различного назначения в районах распространения вечномерзлых грунтов с сохранением грунтов основания в вечномерзлом состоянии в течение всего срока эксплуатации здания или сооружения.

Способ замедления процесса сезонного промерзания // 2318098

Изобретение относится к строительству, а именно к способам защиты фундаментов зданий и сооружений от морозного пучения в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах. .

Способ возведения малозаглубленных и поверхностных фундаментов в условиях вечномерзлых грунтов // 2465407

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению малозаглубленных и поверхностных фундаментов в условиях вечномерзлых грунтов

Способ изготовления свайного фундамента для вечномерзлого грунта // 2469150

Изобретение относится к строительству, к способам расчетов оснований сооружений, в частности к расчету нагрузки свай, погружаемых в вечномерзлый грунт

Способ строительства фундамента в зимнее время // 2473742

Изобретение относится к строительству ленточных фундаментов под здания и сооружения различного назначения и может быть использовано при возведении мало- и многоэтажных зданий из монолитного бетона в зимнее время

Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта // 2513078

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, конкретно к защите от морозного выпучивания малозаглубленных фундаментов, дорожных покрытий и конструкций зданий, в частности крылец, пандусов и отмосток, окружающих здания. Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта включает систему скважин, в том числе демпфирующих скважин, пробуренных вблизи или наклонно под фундамент в подстилающем слое грунта на глубину его промерзания и заполненных рабочим телом. Каждая демпфирующая скважина содержит гирлянду из взаимосвязанных емкостей, причем в нижней части скважины расположены преимущественно перфорированные емкости, заполненные сухой смесью «соль-песок» в соотношении 1:2, а в верхней части скважины размещена одна или несколько емкостей, заполненных солевым раствором составом не менее 0,5 кг соли на 10 л воды, при этом емкости снабжены диаметрально расположенными выпусками, сообщающимися с внутренним пространством скважин, закрытых съемными оголовками. Технический результат состоит в повышении надежности, долговечности и эффективности демпфирующих свай. 1 ил.

Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта (варианты) // 2515246

Изобретение относится к строительству, в частности к способам защиты одиночных опорных элементов (например, свай и столбов) от воздействия сил морозного пучения грунтов, в том числе в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Способ предохранения опорных элементов от морозного выпучивания грунта в фундаменте зданий, сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включает расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в запроектированной зоне сезонного промерзания-оттаивания, а при необходимости и ниже нее последовательно размещены слои незамерзающего материала и защитных оболочек, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта. Защитную оболочку изготавливают из материала, прочностные и деформационные характеристики которого обеспечивают возможность подъема оболочки на величину максимального выпучивания промерзающего слоя грунта и ее обратного возврата после полного оттаивания этого слоя. При этом один из концов оболочки прикрепляют к опорному элементу. Реактивные усилия на опорный элемент должны быть меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. Технический результат состоит в обеспечении надежности опорного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 13 ил.

Плитный фундамент в слабом вечномерзлом грунте // 2529976

Изобретение относится к сооружению оснований и фундаментов в вечномерзлых грунтах. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости по сооружению фундаментов. Способ устройства плитного фундамента в слабом вечномерзлом грунте с дополнительным изменением температуры массива вечномерзлого грунта, осуществляемым методом принудительной регулируемой подачи термоагента от внешних источников по закольцованным распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, при этом подачу термоагента осуществляют по вертикальным термоэлементам, равным проектной толщине грунтовой плиты и изготовленным в форме петель, устанавливаемых в предварительно пробуренные скважины, соединенные с закольцованными магистралями, при этом скважины и траншеи, после установки в грунт вертикальных термоэлементов и магистралей, засыпают. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фундамент сооружения // 2531155

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении фундаментов с применением винтовых свай в мерзлых грунтах. Винтовые сваи оснащаются соосно размещенными в них трубами с открытым нижним и заглушенным верхним торцами. Трубы выполняют роль испарителя холодильной машины (ХМ) и присоединены через коллектор к нагнетательному патрубку компрессора ХМ, а стволы свай через другой коллектор присоединены к теплообменнику, выполненному из оребренных трубок и присоединенному к всасывающему патрубку компрессора. Теплообменник охлаждается атмосферным воздухом и выполняет роль конденсатора ХМ. В качестве двигателя компрессора используется роторный ветродвигатель с вертикальным валом, который осуществляет кинематическую связь с компрессором с помощью электромагнитной тормозной муфты (ЭТМ) и редуктора. ЭТМ электрически связана с термореле, чувствительный элемент которого расположен в грунте вблизи свай фундамента. При повышении температуры грунта выше 0°C термореле посылает сигнал в цепь питания ЭТМ, что приводит к включению последнего и запуску компрессора ХМ, нагнетающей пары хладагента в испаритель (трубы). В результате происходит охлаждение свай и грунта вокруг них, повышая при этом несущую способность винтовых свай фундамента. При понижении температуры грунта ниже 0°C термореле подает сигнал ЭТМ и последняя разрывает кинематическую связь ветродвигателя с редуктором, в результате ХМ прекращает работу. Охлаждение грунта осуществляется за счет энергии ветра без потребления электроэнергии от электрической сети, что обеспечивает ее экономию. 1 ил.

Способ укрепления грунтов основания зданий и земляного полотна линейных сооружений на вечномерзлых грунтах // 2537437

Изобретение относится к строительству сооружений, преимущественно на вечномерзлых грунтах и может быть применено для защиты основания на сильнольдистых вечномерзлых грунтах на слабом просадочном при оттаивании основании. Способ заключается в бурении скважин, разрушении через пробуренные скважины сильнольдистых фрагментов с последующим формированием в основании под сооружением армирующих элементов в виде свай путем заполнения образующихся полостей грунтоцементной пульпой. Формирование свай производят посредством образования грунтоцементного тела одновременно с бурением скважин путем нагнетания цементного раствора под высоким давлением с перемешиванием грунта при обратном движении бурового инструмента. Одновременно с формированием грунтоцементного тела производят оттаивание вечномерзлого грунта посредством добавления в нагнетаемый цементный раствор ускорителя набора прочности бетона для активизации гидратации бетона и увеличения экзотермии процесса. В качестве ускорителя набора прочности бетона в нагнетаемый цементный раствор добавляют негашеную известь-кипелку в количестве 10-15% и соляную кислоту в количестве 1-2%. Технический результат заключается в сокращении времени сооружения укрепляющих свай и ускорении набора прочности сооруженными сваями. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта // 2538006

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий, конкретно к защите от выпучивания дорожных покрытий, входных крылец, пандусов и бетонных отмосток, окружающих здания. Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта включает бетонную отмостку, уложенную вокруг здания и расположенную под ней засыпку. Засыпка выполнена в виде слоя керамзитного гравия, обернутого пленкой, при этом толщина слоя гравия определяется по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении долговечности и срока эксплуатации отмостки. 1 ил.

Фундамент // 2547196

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов малоэтажных зданий на сезоннопромерзающих грунтах. Фундамент включает ленточный ростверк с отверстиями, пропущенные через отверстия винтовые сваи и стаканы, вмещающие головы свай. Стаканы имеют резьбовое соединение с гильзами, закрепленными на стенках отверстий. Штанги свай снабжены упорными гайками, размещенными внутри стаканов. Технический результат состоит в обеспечении допустимых перемещений фундамента при промерзании пучинистого грунта под его подошвой и оптимального распределения нагрузки между ростверком и сваями, снижении материалоемкости. 1 ил.