Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения

И ЗОБ ЕТ СА О К ПАТЕНТ осударственньй пр.Реэнико , А,К.Мал В,И,Чин в вытрам дат, 198 Фундамент х, М.:Строй И снижения резонансныхсмических воздействияжения. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИОТКРЫТРИ ГКНТ СССР(56) Крутов В.И. и др,бованных котлованас 3 Авторское свидетельство СССР М 540970, кл. Е 02 О 27/34, 1974.Авторское свидетельство СССР М 1283296, кл. Е 02 О 27/34, 1985.(57) Использование: строительство зданий и сооружений в сейсмических районах, Сущность изобретения; фундамент состоит из основных и дополнительных опор, имеющих Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах. Известен фундамент, вытрамбованный на необходимую глубину в грунте падающей в одной и то же место трамбовкой с последующей установкой в котловане сборного железобетонного элемента (В.И.Крутов, Ю,А.Багдасаров, И,Г,Рабинович. "Фундаменты в вытрамбованных котлованах", М.Стройиздат, 1985 г., стр 3).Недостатками фундамента являются повышенная сложность и трудоемкость производства работ, а также невысокая его сейсмостойкость, в частности, лля обеспечения 5 Л 2 1774976 криволинейную поверхность. Основные опоры расположены в соответствующих выемках плиты и уплотненного грунта, Дополнительные опоры размещены между основными, Диаметр дополнительных опор по вертикали определен из соотношения: б=О-(йз+50 с), где О - максимальный диаметр по вертикали основных опор: пэ - глубина заделки основных опор в фундаментной плите; 1 ос - расчетная осадка здания, сооружения, Фундамент ая плита выполнена иэ двух слоев. Нижний слой плиты выполнен из бетона пониженной прочности, клас:а В 3,5-В 10. Зазор, между грунтом и плитой частично заполнен сыпучим материалом. Глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплотнения грунта от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. колебаний при сейх на здания, соору- фьОИзвестен сейсмостойкий фундамент для зданий жесткой конструктивной схемы, , включающий основные опоры (сваи), сбьединенные по верху ростверком с помо;цью шарниров и дополните .ьных промежуточ- фф ных опор(свай), выполняющих роль упругихограничителей колебаний, Промежуточные опоры располагаются таким образом, что между нижней частью плиты ростверка и верхом промежуточных опор предусмотрены зазоры. При попадании системы в зону резонансных колебаний возрастает ампли 177497610 15 20 25 3035 50 55 туда, и,в работу включаются дополнительные опоры (сваи). При этом система мгновенно изменяет свою жесткость и автоматически выходит из резонансного режима, (Авт, свидетельство СССР Р 540970, кп, Е 02 О 27/12; 27/34, 1976 г).Фундамент имеет следующие недостатки:- область применения .фундамента ограничена слабыми грунтами, так как в прочных грунтах его использование нецелесообразно из-за невозможности погружения свай;- повышенная трудоемкость и материалоемкость работ, так как необходимо выполнение большого количества опор и погружения их в основание.Наиболее близким техническим решением к изобретению является фундамент сейсмостойкого здания, сооружения по авт,свид, СССР М 1283296, кл, Е 02 О 27/34, 1987.Фундамент включает заглубленные в грунт шаровые опоры и расположенную на опорах плиту, нижняя поверхность которой выполнена со сферическими выемками под шаровые опоры, причем между опорами и плитой расположены упругие прокладки,Недостатки фундамента, принятого в качестве прототипа;- повышенная трудоемкость производства работ, заключающаяся в необходимо"сти вытрамбовывания углублений (котлованов) под каждую шаровую опору,- выпор грунта по контуру котлованов; - невозможность вытрамбовывания котлованов в прочных грунтах;- конструкция фундамента не обеспечивает гашения реэонанснь 1 х сейсмических колебаний.Целью изобретения является повышение сейсмостойкости здания, сооружения и сниженйе трудоемкости его возведения.Поставленная цель достигается тем, что фундамент, включающий плиту, размещенную с частично заполненным сыпучим материалом зазором относительно поверхности грунта, опоры с криволинейной поверхно-, стью, верхняя и нижняя части которых расположены соответственно в выемках плиты и в уплотненном грунте, и упругие прокладки между плитой и опорами, снабжен дополнительными опорами с криволинейной поверхностью, размещенными на поверхности грунта между основными опорами, плита выполнена из двух слоев, нижний из которых имеет меньшую прочность, чем верхний, выемки в плите расположены в пределах нижнео слоя, причем глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплогнения грунта от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте, а максимальный диаметр дополнительных опор по вертикали определен из соотношения,б=О-(Ьз+10 с),где О - максимальный диаметр по вертикали основных опор; пз - глубина заделки основных опор вфундаментной плите; ос - расчетная осадка здания, сооружения. Фундаментная плита может быть выполнена из двух слоев разной прочности,нижний слой из бетона более ослабленной прочности в пределах от В 3,5 до В 10,На фиг,1 показан поперечный разрез сейсмостойкого фундамента до осадки здания, сооружения; на фиг.2 - тот же разрез после стабилизации осадок,Фундамент состоит из опор 1, установленных на грунтовом основании 2, имеющих максимальный диаметр по вертикали О. В промежутках между опорами 1 расположены дополнительные опоры 3, имеющие максимальный диаметр по вертикали б. По верху опор 1 в месте предусмотренного контакта с фундаментной плитой установлены прокладки 4. Пространство между опорами 1 и 3 заполнено сыпучим материалом 5 с образованием зазора 6 между низом фундаментной плиты и верхом подсыпки, Фундаментная плита выполнена двухслойной: верхний слой 7 - из прочного бетона, например из бетона класса В 15-ВЗО, а нижний слой 8 - из бетона пониженной прочности. например из бетона класса В 3,5-В 10,40. В качестве опор 1 и 3 могут использоваться как специально выполненные изделия, так и природные валуны, По мере увеличения нагрузок при возведении здания, сооружения опоры 1 вдавливаются в грунтовое основание 2, создавая в грунте выемки с уплотненными стенками, Опоры 1 также могут быть частично заглублены в грунтовое основание 2 проходкой по ним тяжелых механизмов, например, катков,тракторов и т.д,В качестве упругих прокладок 4 используют гидроизоляционные материалы, например, наклеивают слои гидроизола или рубероида. Для повышения скольжения опор 1 их поверхность покрывают соответствующими материалами, например, биту. мом, смоченным в соляровом масле.Опоры 1 и 3 должны иметь следующее соотношение размеровО= О-(Пз+тос), 1774976где б - максимальные диаметры по вертикалиопор 1 и 3;Ь - глубина заделки опор 1;10 - расчетная осадка здания.Прослойка из сыпучего материала 5, например, из песка после осадки здания, сооружения должна быть неуплотненной илислабо уплотненной.Относительно слабое сейсмическоевоздействие на фундамент гасится дополнительной осадкой опор 1 в грунтовое основание 2 и упругостью прокладок 4, а такжепроворачиванием опор 1 в неуплотненномсыпучем материале 5, Наличие зазора 6 создает необходимый "запас" на дополнительную осадку опор 1, чтобы прослойка изсыпучего материала оставалась неуплотненной. При более значительном сейсмическом воздействии демпфированиефундамента обеспечивается местным смятием бетона нижнего слоя 6 фундаментнойплиты в местах опирания опор 1,Опоры 3 включаются в работу при болеесильном сейсмическом воздействии и выполняют роль мгновенно изменяемых свяэей, что позволяет изменить жесткостьоснования и избежать явления резонанса,П р и м е р, Исходные данные, Сейсмичность района строительства - 9 баллов,грунты песчаные иэ крупного песка, подсти, лаемые гравийно-галечниковыми.Здание 6-этажное с жесткой конструктивной схемой, сложного очертания в планес самонесущими кирпичными стенами, длякоторого целесообразно снижение сейсми- .35ческих нагрузок.Расчетные нагрузки на основание составляют около 1 кг/см .Требуется определить оптимальные параметры опор иэ валунов и прочность бетона нижнего слоя фундаментной плиты,Решение, Принимаем шаг крупных валунов в шахматном порядке с интервалами1,5 м. Расчетная нагрузка на один валунсоставит до 25,0 т (или 250 кн). Принимаем 45средний размер валуна, равный О= 50 см,Расчетная осадка валунов при этой нагрузкесоставила 1 ос=12-15 см, что подтверждено иопытным испытанием на данной площадке.Принимая величину заделки верхней части валунов в фундаментную плиту вразмере Из=10 см определим ориентировочные размеры промежуточных валуновф б=50 см-(10 см+15 см)=25,0 см.Определим требуемую несущую способность бетона на смятие нижнего слоя фундаментной плиты в местах опирания валунов,Площадь сминаемой части ориентиро)вочно составит 700-900 см . тпгг;е сжатие осевое (приэменная прочность) йв= -- . -- -35,7 кг/см ( 45,925000 кг: г 2 700 смкг/см, что соответствует классу бетона В 7,5,Преимущества заявленного технического решения.1, Предлагаемая конструкция фундамента позволяет снизить сейсмические воздействия ориентировочно на 1-2 балла.2, Фундамент обеспечивает саморегулирование нагрузки и осадок, а. следовательно, и демпфирование вертикальной составляющей сейсмических нагрузок. При этом исключается возможность неравномерного выпора грунтов под основными опорами в отличии от прототипа, так как в заявленном решении происходит одновременное вдавливание всех опор в грунтовое основание, причем не от кратковременной динамической нагрузки, а от длительно действующих увеличивающихся по мере возведения здания, сооружения статических нагрузок.3: Фундамент предусматривает использование в основном естественных природных местных материалов(каменные валуны, песок и др.), обладающих значительной долговечностью.4. Фундамент может быть использован не только в грунтах естественного залегания, но при необходимости в конкретных условиях может быть выполнено основание из необходимых грунтов искусственно,Формула изобретения1. Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения, включающий плиту, размещенную с частично заполненным сыпучим материалом зазором относительно поверхности грунта, опоры с криволинейной поверхностью, верхняя и нижняя части которых расположены соответственно в выемках плиты и уплотненном грунте, и упругие прокладки между плитой и опорами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости здания, сооружения и снижения трудоемкости его возведения, он снабжен дополнительными опорами с криволинейной поверхностью, размещенными на поверхности грунта между основными опорами, плита выполнена из двух слоев, нижний из которых имеет меньшую прочность, чем верхний, выемки в плите расположены в пределах нижнего слоя, причем глубина размещения опор в грунте и степень уплотнения грунта под опорами равны соответственно заглублению опор и достигаемой при этом степени уплотнения грунта177497 б 10 оставитель Г.Курил ехред М,Моргентал едактор С,Кулак Рректор Н Гунь Заказ 3944 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиягл при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1 от осадки здания, сооружения при размещении его опор на неуплотненном грунте, а максимальный диаметр б по вертикали дополнительных опор определен из соотношенияб=О-(з+ос),где О - максимальный диаметр по вертикали основных опор; Ь, - глубина заделки основных опор вфундаментной плите;1 - расчетная осадка здания. сооружения.5 2. Фундамент по п,1, отл ич а ю щи йс я тем, что нижний слой фундаментной плиты выполнен из бетона класса В 3;5-В 10.