Фундамент

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2547196:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

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.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве фундаментов малоэтажных зданий на сезоннопромерзающих грунтах.

Известен плитно-свайный фундамент, включающий железобетонную плиту-ростверк со сквозными отверстиями, в которых расположены головы свай (Патент РФ №85500, МПК 02D 27/12, 2009 г. - аналог). Сваи заводятся в ростверк на глубину 0,1-0,15 толщины плиты ростверка. При достижении перемещения плиты-ростверка под действием нагрузки от здания на 20-80% от предельно допустимой осадки, когда достигается оптимальное распределение нагрузки между плитой-ростверком и сваями, отверстия и зазоры между головами свай и плитой замоноличиваются.

Данной конструкции свойственны высокая трудоемкость производства работ по замоноличиванию отверстий в плите-ростверке во время возведения здания, а необходимость обеспечения достаточной прочности стыка плиты со свай ведет к повышению материалоемкости плиты.

Известен также способ строительства свайно-плитных фундаментов, включающий погружение свай, размещение на них элементов в виде перевернутых стаканов, объединение голов свай ростверком (Патент РФ №2300604, МПК E02D 27/34, 2007 г. - прототип). Для обеспечения возможности ограниченного перемещения ростверка относительно свай в зазор между головами свай и стаканами помещаются вкладыши из пенополистирола.

Недостатком данного решения является отсутствие возможности регулировки осадки плиты в процессе загружения фундамента, а также сложность определения нужной высоты вкладыша при проектировании здания.

Задача изобретения состоит в снижении стоимости и материалоемкости фундамента за счет оптимального распределения нагрузки между ростверком и сваями, а также в обеспечении допустимых перемещений фундамента при промерзании пучинистого грунта под его подошвой.

Это достигается тем, что в фундаменте, включающем ленточный ростверк с отверстиями, винтовые сваи, пропущенные через отверстия, и стаканы, вмещающие головы свай, стаканы имеют резьбовое соединение с гильзами, закрепленными на стенках отверстий, а штанги свай снабжены упорными гайками, размещенными внутри стаканов.

Конструкция фундамента иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.1.

Фундамент содержит ленточный ростверк 1, например, в виде системы перекрестных лент, и винтовые сваи, включающие штанги 2 и лопасти 3. Сваи располагаются, как правило, в местах пересечения лент ростверков. Штанги 2 пропущены через отверстия в ростверках. На стенках отверстий закреплены гильзы 4. Сверху на гильзах размещены стаканы 5. Для обеспечения возможности регулирования перемещения ростверка относительно свай стаканы имеют резьбовое соединение с гильзами, а внутри стаканов размещены упорные гайки 6, закрепленные на штангах 2.

Работает устройство следующим образом.

После погружения винтовых свай устанавливается опалубка, монтируются арматурные каркасы с гильзами 4, надетыми на штанги свай 2, и бетонируется ростверк 1. После набора бетоном заданной прочности приступают к строительству здания. Вся нагрузка от наземных конструкций передается на ростверк, временно выполняющий роль фундамента мелкого заложения. Грунт в основании ростверка деформируется, вызывая его осадку. По мере достижения заданной величины осадки на штанги последовательно накручиваются упорные гайки 6, а на гильзах 4 закрепляются стаканы 5. Гайки устанавливаются с таким расчетом, чтобы между ними и торцами гильз оставался зазор, равный предельной величине подъема фундамента при морозном пучении, а стаканы закрепляются вплотную к упорным гайкам. Перемещение ростверка относительно свай прекращается и возрастающая нагрузка от наземных конструкций начинает передаваться на сваи.

Последовательная установка упорных гаек и стаканов позволяет осуществить выравнивание осадки фундамента и распределить нагрузку между сваями и опирающимся на грунт ростверком в заданном соотношении. Более того, при строительстве или эксплуатации здания с целью снижения нагрузки на винтовые сваи можно осуществить повторное равномерное перемещение ростверка относительно свай на заданную величину путем поворота стаканов на нужное число оборотов.

Если в ходе эксплуатации здания будет наблюдаться промерзание пучинистого грунта под ростверком, его подъем будет происходить до момента касания верхних торцов гильз и упорных гаек, то есть до достижения предельно допустимого подъема фундамента. При дальнейшем промерзании грунта винтовая свая начинает играть роль анкера.

Обеспечение возможности ограниченного подъема ростверка позволяет существенно снизить давление, создаваемое пучинистым грунтом на ростверк, а значит уменьшить его размеры и армирование, а также сократить длину винтовой сваи или диаметр ее лопасти.

Результаты исследований различных авторов показывают, что силы пучения достигают максимального значения при нулевых перемещениях штампа или фундамента на поверхности (Абжалимов Р.Ш. Лабораторные исследования морозного пучения // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1982. - №5. - с.20-22; Penner E., Ueda Т. The dependence of frost heaving on load application - preliminary results // Int. symp. on frost action in soils. V.1. - Lulea, Sweden, 1977, p.92-101; 3. Konrad J.M. Frost heave mechanics: Ph.D. Thesis, Edmonton Alberta. - 1980. - 472 p.). Допущение даже незначительного их подъема позволяет существенно снизить силы пучения. В предлагаемой конструкции допускается ограниченное перемещение ростверка, существенно снижающее воздействие пучинистого грунта на ростверк и винтовую сваю.

Благодаря возможности регулировки осадки фундамента в процессе его загружения обеспечивается возможность оптимального распределения нагрузки, передаваемой на грунт через подошву ростверка и воспринимаемой сваями. Винтовые сваи при промерзании пучинистого грунта под подошвой ростверка играют роль анкеров, при этом возможность ограниченного подъема ростверка приводит к существенному снижению сил, обусловленных пучением. Тем самым снижается стоимость и материалоемкость фундамента.

Фундамент, включающий ленточный ростверк с отверстиями, пропущенные через отверстия винтовые сваи и стаканы, вмещающие головы свай, отличающийся тем, что стаканы имеют резьбовое соединение с гильзами, закрепленными на стенках отверстий, а штанги свай снабжены упорными гайками, размещенными внутри стаканов.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий, конкретно к защите от выпучивания дорожных покрытий, входных крылец, пандусов и бетонных отмосток, окружающих здания.

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.

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.

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

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.

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.

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 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. .

Противопучинный фундамент здания с подвалом // 2440464

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.

Способ устройства плитного фундамента резервуара с охлажденным продуктом в слабом вечномерзлом грунте // 2548284

Изобретение относится к строительству, а именно к сооружению оснований и фундаментов резервуаров в вечномерзлых грунтах. Способ устройства плитного фундамента резервуара с охлажденным продуктом в слабом вечномерзлом грунте, с дополнительным промораживанием массива вечномерзлого грунта, осуществляемым методом принудительной регулируемой подачи хладагента или теплоносителя в скважины посредством проточных термоэлементов с заданной температурой от источника его охлаждения или подогрева по замкнутым распределительным магистралям с формированием грунтовой плиты, превышающей в плане размеры основного плитного фундамента, толщина и форма грунтовой плиты обеспечивают ее прочность при эксплутационных нагрузках и уменьшение напряжений в вечномерзлом грунте под грунтовой плитой до расчетных величин. Для замораживания грунтовой плиты дополнительно используют собственную отрицательную температуру охлажденного продукта, содержащегося в резервуаре. Термоэлементы в промораживаемой грунтовой плите устанавливают по нескольким диаметральным направлениям, в каждом направлении устанавливают три ряда термоэлементов - в первом ряду в скважину устанавливают основные глубокие термоэлементы, предназначенные для замораживания грунтовой плиты, во втором ряду глубина вспомогательных термоэлементов уменьшается от одного края плиты до противоположного края, в третьем ряду глубина термоэлементов увеличивается от этого же края плиты до противоположного края. По мере увеличения размера ореола промораживания грунтового основания от охлажденного продукта в резервуаре часть термоэлементов первого ряда каждого направления, полностью вошедших в пределы этого ореола с температурой ниже расчетной величины, отключают от внешнего источника охлаждения. Технический результат состоит в повышении надежности плитного фундамента резервуара, повышении экономичности работ при эксплуатации фундаментов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фундамент на пучинистых грунтах // 2550169

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам линейных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах. Фундамент на пучинистых грунтах включает малозаглубленную плиту с отверстием и грунтовый анкер. Анкер пропущен между торцами продольных секций сооружения, опирающихся на плиту. На смежных торцах секций у их нижних кромок размещены зажимы анкера. Секции шарнирно соединены друг с другом в верхней части. Технический результат состоит в обеспечении равномерности перемещения фундаментов сооружения при сезонном промерзании грунтов основания, снижении материалоемкости. 3 ил.

Способ защиты бетонного фундамента от воздействий сил вспучивания замерзшего грунта // 2574643

Изобретение относится к области строительства, а именно к фундаментам, возводимым в грунте, подверженном сезонным промерзаниям, и может быть использовано не только при возведении бетонных фундаментов, но также и при ремонтно-восстановительных работах в качестве мер защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта, находящегося в условиях интенсивного обводнения. Способ защиты бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта включает укладку теплоизоляционного материала. В качестве теплоизоляционного материала используют текучий композиционный морозостойкий гидроизоляционный материал, смешанный с рассыпным теплоизоляционным материалом, обеспечивающим в результате образования смеси необходимую высокую степень тепло-гидроизоляции бетонного фундамента. Укладку текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала производят в подготовленную в грунте траншею, расположенную по периметру фундамента, превышающего периметр нижнего основания фундамента, с последующим технологическим преобразованием текучей композиционной смеси тепло-гидроизоляционного материала в единый твердый монолитный массив. Технический результат состоит в повышении надежности бетонного фундамента от воздействия сил вспучивания замерзшего грунта. 1 ил.

Свая стальная заполненная со встроенным сезонным охлаждающим устройством (варианты) // 2575381

Изобретение относится к области строительства свайных фундаментов. Свая стальная заполненная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения, полость которого по всей высоте сваи заполнена пенным наполнителем или твердым наполнителем из вспененных материалов. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения у ее внутренней стенки и отделена от наполнителя по всей длине стальной трубы защитным элементом с образованием между этим элементом и самой стальной трубой зазора. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ и упрощении конструкции стальной сваи с наполнителем при использовании СОУ без радиатора. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Свая стальная со встроенным сезонным охлаждающим устройством (варианты) // 2575383

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям свай для грунтов, характеризующихся наличием процесса морозного пучения грунта. Свая стальная со встроенным сезонным охлаждающим устройством представляет собой вытянутое по длине трубчатой формы тело вращения постоянного или переменного сечения. Свая оснащена сезонным охлаждающим устройством, выполненным в виде заполненной хладагентом стальной трубы диаметром меньшим внутреннего диаметра трубчатой формы тела вращения. Указанная стальная труба размещена в полости трубчатой формы тела вращения с плотным примыканием ее частей, относящихся к зонам испарения и конденсации, к внутренней стенке трубчатой формы тела вращения. Технический результат состоит в повышении эксплуатационной долговечности за счет исключения возможности повреждения СОУ, упрощения конструкции стальной сваи без наполнителя и с наполнителем при использовании СОУ без радиатора охлаждения. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для защиты от пучения грунта // 2582600

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. Устройство для защиты от пучения грунта в фундаменте зданий и сооружений, возводимых на пучинистых грунтах, включает расположенный в грунте опорный элемент, вокруг боковой поверхности которого в зоне сезонного промерзания-оттаивания последовательно размещены слои незамерзающих материалов и защитной оболочки, способные воспринять без разрушения боковое давление пучащегося грунта. Нижний конец внешней защитной оболочки прикреплен к опорному элементу; реактивные усилия на опорный элемент меньше несущей способности опорного элемента на выдергивающие нагрузки в грунте ниже нижней границы слоя сезонного слоя промерзания-оттаивания. Внешняя защитная оболочка изготовлена из упругопластического материала, растягивающегося при пучении грунта и не возвращающегося после его оттаивания в исходное первоначальное положение. Максимальное относительное удлинение защитной оболочки за период полного проектного срока эксплуатации внешней защитной оболочки не превышает допустимое максимальное пластическое относительное удлинение материала этой оболочки. Перемещение верхнего конца внешней защитной оболочки не достигнет надфундаментных конструкций. Технический результат состоит в повышении надежности и экономичности защитного устройства при воздействии сил морозного пучения грунта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фундамент резервуара с улучшенными теплоизоляционными свойствами // 2592929

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства фундаментов резервуаров для хранения нефти и продуктов ее переработки в условиях сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтов крайнего севера. Фундамент резервуара представляет собой подготовленный грунт в виде подушки из среднезернистого песка и искусственной добавки. Искусственная добавка представляет собой дисперсный теплоизолирующий материал в виде гранулированного вспененного полистирола в количестве до 10% по объему подушки фундамента. Технический результат состоит в снижении теплообмена непосредственно между днищем резервуара и сезоннопромерзающими и вечномерзлыми грунтами основания в условиях крайнего севера, обеспечении предотвращения или уменьшения растепления последних и потери ими устойчивости.

Грунтовый модуль (варианты) // 2600426

Группа изобретений относится к строительству и может быть использована при строительстве магистральных трубопроводов на болотах, в зоне распространения вечномерзлых грунтов, при быстром возведении дорог, аэродромов и других объектов инженерной инфраструктуры. Грунтовый модуль состоит из не менее пяти расположенных Х-образно ячеек, выполненных из гибких элементов и снабженных защитными стенками и пришивным дном, которое скреплено с гранями или ребрами ячеек. Ячейки заполняют насыпным грунтом. Расширяет арсенал технических средств, позволяет повысить несущую способность оснований магистральных трубопроводов, дорог, и прочих сооружений, а также позволяет увеличить сроки эксплуатации, сократить расходы и время на содержание сооружаемых промышленных площадок. Позволяет исключить использование привозного минерального грунта за счет использования местного грунта. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ снижения воздействия сил морозного пучения и повышения устойчивости свайных фундаментов в криолитозоне // 2602538

Изобретение относится к проектированию, строительству и эксплуатации сооружений в условиях криолитозоны, а именно к защите зданий и сооружений от морозного пучения в сезоннопромерзающих пучинистых грунтах. Способ снижения воздействия сил морозного пучения и повышения устойчивости свайных фундаментов в криолитозоне включает погружение свай в многолетнемерзлые породы. Определяют по результатам предварительных геотемпературных наблюдений потенциальные участки возникновения избыточных криогенных напоров вблизи свайного фундамента и в верховодках надмерзлотного водоносного горизонта, в ограниченных гидродинамических зонах размещают в этих участках водопонижающие колодцы с перфорированной стенкой в нижней части ее образующей, погруженные на глубину не выше кровли многолетнемерзлых пород. В указанные колодцы устанавливают гидрогеологические разгрузочные трубки, в каждый до четырех штук. Внутреннее пространство каждой из указанных гидрогеологических разгрузочных трубок в начале периода промерзания сезонно-талого слоя оставляют свободным и герметично закупоренным с нижнего конца пакером, а сверху герметичной крышкой. Внутреннее пространство каждой гидрогеологической разгрузочной трубки в начале периода промерзания сезонно-талого слоя остается свободным и герметично закупоренным, а в период формирования ограниченных гидродинамических зон в надмерзлотном водоносном горизонте, в том числе в верховодках, и роста криогенных напоров в условиях прохождения вглубь грунтового массива фронта промерзания производят поэтапную разгрузку криогенных напоров, изменяя гидродинамические параметры системы «грунт-фундамент» путем последовательного вскрытия разгрузочных гидрогеологических трубок в моменты, определяемые по результатам анализа текущих геотемпературных данных, получаемых в процессе проведения геотемпературного контроля и мониторинга состояния грунтового массива с начала периода перехода среднесуточных температур атмосферного воздуха ниже 0°C. Технический результат состоит в обеспечении снижения воздействия сил морозного пучения на свайные фундаменты, повышении их устойчивости и снижении рисков образования вблизи них бугров пучения в криолитозоне. 4 ил., 1 табл.