Фундамент трехшарнирной рамы

;цг,АТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Управление "Химстрой", Центральныйнаучно-исследовательский, экспериментальный и проектный институт по сельскомустроительству и Центральный межведомственный институт повышения квалификациируководящих работников и специалистовстроительства(57) Использование: в строительстве. Сущность изобретения: фундамент трехшарнирной рамы включает сваю, на которую оперта стойка рамы. Свая снабжена эксцентрично насаженной на нее заглубленной в грунт плитой, Отношение величины Ь к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05й/Н0,3 и к толщине пп плиты 1й/Ь " 6. Отношение площади А плиты к расстоянию 1. между стойками рамы составляет 0,1А/Е0,5, Отношение расстояния 1 от оси сваи до наиболее удаленной от оси рамы грани плиты к ее длине а составляет 1,2 1/а 2. 7 ил.Изобретение относится к строительству,а именно к фундаментам трехшарнирных рамодноэтажных сельскохозяйственных зданийи сооружений, возводимых на слабых, пучинистых грунтах, Здания и сооружения этоготипа передают на фундамент значительныегоризонтальные составляющие нагрузки,Стоимость и трудоемкость возведения фундаментов существенно зависят от того, каквоспринимаются горизонтальные составля, ющие н.агрузки.Известен фундамент с затяжкой для погашения распора.Однако при снижении материалоемкости уменьшается надежность этого фундамента и требуются сложные методы защитыот коррозии,Известен также фундамент трехшарнирных рам из куста пирамидальных свай.Однако при значительном повышениистоимости и трудоемкости возведения такого фундамента увеличиваются затраты насооружение всего здания.Наиболее близким к предлагаемому является фундамент иэ забивных железобетонных свай с консолью.Однако в условиях слабых, насыпныхпучинистых грунтов известный фундаментматериалоемок.Целью изобретения является повышение несущей способности Фундамента изодиночных свай под трехшарнирные рамыодноэтажных зданий, возводимых на слабых, пучинистых грунтах, снижение осадок,горизонтальных смещенйй, пучения и снижение материалоемкости,Поставленная цель достигается тем, чтов фундаменте, возводимом на слабых, пучинистых грунтах под трехшарнирные рамы,опертые на одиночные железобетонныесваи, каждая свая усиливается заглубленной в грунт на глубинуЬ эксцентрично насаженной на нее плитой, причем отношениевеличины 1 заглубления плиты к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунтасоставляет 0,05Ь/Х0,3, а к толщине Ьпплиты 1Вп6, отношение площади Аплиты к расстояниюмежду стойками рамысоставляет 0,1АК0,5, а отношениерасстоянияот оси сваи до наиболее удаленной от оси рамы грани плиты к ее длинеа составляет 1,2/а 2,При этом горизонтальное смещение,осадка и выпучивание сваи находятся в регламентированных пределах при минимумеприведенных затрат,На фиг,1 изображен предлагаемый фундамент; на фиг.2-7 - схемы, поясняющиепредлагаемое изобретение,Свая 1 погружена в грунт наглубину Нот поверхности. На нее опирается трехшарнирная рама 2, Площадь А плиты 3 ипролеттрехшарнирной рамы удовлетво 5 ряют отношению 0,1 А/ 0,5. Заглубление Ь плиты в грунт, ее толщина Ьп и глубинаН погружение сваи отвечают условиям 1 .ЫЬ/Ь6 и 0,05Ь/Н 0,3. Плйта смещена относительно оси сваи по направлению10 распора так, что расстояниедо наиболееудаленной от здания грани сваи находитсяв соответствии с длиной а плиты по условию1.2 /а2 (фиг.2).На слабых и насыпных пучинистых грун 15 тах при отношении А/ = 0,1-0,5 осадкасвай не превышает 10 см, горизонтальныеперемещения 6 см, что допускается стандартом, при этом суммарные приведенныезатраты на сваю и плиту достигают миниму 20 ма фиг,3). При А = О все нагрузки воспринимает свая,С увеличением пролета здания длинасваи резко возрастает, что приводит к увеличению приведенных затрат, Это связано25 с необходимостью применения более мощных и дорогих сваебойных агрегатов и увеличением продолжительности их работы наплощадке, а также с менее эффективной работой длинных (более 6 м) свай на горизон-30 тальные нагрузки, Устройство плитыпозволяет снизить длину свай, увеличитьэффективность работы сваи на вертикальные и горизонтзльные нагрузки, снизитьприведенные затраты.35 Однако с увеличением размеров плитыи отношения А/0,5 длина свай неможетбыть меньше допускаемого значения (3 м),поэтому приведенные затраты начинаютвозрастать,40 При уменьшении площади А и отношения А/.0,1 плита перестает эффективноработать на вертикальные и горизонтальные нагрузки и суммарные затраты (плита+свая) начинают возрастать, Только при оп 45 тимальном отношении А/ = 0,1 - 0,5 приведенные затраты достигают минимума и приэтом удовлетворяются нормативные требования по осадке и горизонтальным перемещениям.50 Расположение плиты на поверхностигрунта (Ь - О) при ограниченной длине сваи3 - 6 м) приводит к недопустимому вспучиванию фундамента, С увеличением Ь появляется слой пригрузки грунта, снижающий55 вспучивание фундамента.Так как промерзание грунта начинаетсясверху, то слой толщиной и-бп удерживаетфундамент от вспучивания не только массойвышележащего грунта, но и главным образом большими силами сцепления мерзлогогрунта с окружающим массивом,Наибольшая интенсивность пучения характерна для верхних слоев грунта,С увеличением разности Ь - Ь вспучивание фундамента резко снижается и при некотором значении этой разности достигаетдопустимого значения. Однако, чем большеразность й - Ьп, тем больше объем земляныхработ, .больше объем дорогостоящей обрат. ной засыпки с уплотнением. Чем больше заглублена плита, тем менее эффективно онавоспринимает горизонтальные нагрузки.При большой толщине плиты слой пригрузки снижается и при Ь = Ь он становитсяравным нулю, что увеличивает вспучиваниефундамента и одновременно при большойтолщине плиты и прочих равных условияхвозрастают расход бетона и стоимость изготовления плиты. Большие толщины. плиты ибольшие заглубления Ь, при которых вспучивание фундамента достигает нулевыхзначений, приводят к увеличению приведенных затрат (фиг.4). Минимум приведенных затрат соответствует одновременномуудовлетворению условий 0,05 5 Ь/Н 0,3 и1 Ь/Ьп 6,В плане плита не может иметь произвольную форму. Только несимметричное еерасположение относительно оси сваи сосмещением грани СО (фиг.2) по направлению от здания так, чтобы удовлетворялосьотношение 1,2 5 /а2, приводит к оптимальному решению, характеризуемому минимумом приведенных затрат (фиг.5),При сдвинутом положении плиты в направлении к зданию фиг,6) ее работа нагоризонтальные нагрузки неэффективна,так как часть плиты отрывается от грунта, анадвигающаяся на грань часть плиты малаи поэтому мал реактивный изгибающий момент М, равный М - 8, где- плечо реактивной силы Н. Смещение плиты в сторонуот здания (фиг.7) значительно увеличиваетмомент М, следовательно угол поворота5 сваи Йи ее горизонтальное перемещениев уровне опирания гнезда трехшарнирнойрамы.По сравнению с широко применяемымирешениями для погашения распора в зданиях10 с трехшарнирными рамами, возводимых наслабых и. насыпных грУнтах, предлагаемоерешение обладает следующими преимуществами: повышается надежность эксплуатации здания за счет снижения15 деформаций пучения. осадки и горизонтальных перемещений опор, снижается материалоемкость зданий и сооружений с каркасом изтрехшарнирных рам за счет сокращения числасвай и их длины, размеров плиты, а также20 сокращается продолжительность и снижаются трудоемкость строительства, энергоемкость устройства фундаментов,Формула изобретенияФундамент трехшарнирной рамы,25 включающий сваю, на которую опертастойка рамы, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности работы фундамента в пучинистых грунтах,свая снабжена эксцентрично насажен 30 ной на нее заглубленной в грунт плитой,причем отношение величины заглубленияплиты к расстоянию Н от пяты сваи до поверхности грунта составляет 0,05Ь/Н0,3, ак толщине Ь плиты составляет 1ЧЬп 6,35 отношение площади А плиты к расстояниюмежду стойками рамы составляет0,1А/ - 0,5, а отношение расстоянияот оси сваи до наиболее удаленной от осирамы грани плиты к ее длине а составляет40 1,2/а 2.1750436Составитель А. Боя ринцеведактор И.Дербак Техред М,Моргентал Корректор Т Пали аказ 2607 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул;Гагарина, 10