СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕНТОЧНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕНТОЧНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2272868 (13) C1

(51) МПК
E02D 27/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.01.2009 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004118772/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.06.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.06.21 
(45) Опубликовано: 2006.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БАЙКОВ В.Н., СИГАЛОВ Э.Е. Железобетонные конструкции, Москва, Стройиздат, 1991, с. 412-456.

RU 2170305 C2, 10.07.2001. 

RU 2004694 C1, 15.12.1993.

RU 2161788 C2, 10.01.2001. 

SU 1647080 A1, 07.05.1991.

ГОЛЬДШТЕЙН М.Н. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты, Москва, Транспорт, 1981, с. 293-298. 
(72) Автор(ы): Лубягин Александр Васильевич (RU); Бобряков Альберт Павлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью Проектно-строительная компания "Фундамент" (RU) 
Адрес для переписки: 630015, г.Новосибирск, а/я 189, А.В. Лубягину 

(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕНТОЧНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Предлагаемое изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на столбчатых и ленточных фундаментах на сильно сжимаемом и неоднородном основании. Способ повышения несущей способности ленточных и столбчатых фундаментов, характеризующийся тем, что фундамент загружают монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями, измеряют давление на грунт и перемещения фундамента, строят кривые деформирования, после достижения предельно допустимых норм нагрузок снимают их и наращивают фундамент до проектного уровня. Технический результат состоит в повышении несущей способности фундамента за счет перераспределения напряжения в подошве фундамента. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к строительству, в частности к строительству и эксплуатации сооружений на столбчатых и ленточных фундаментах на сильно сжимаемом и неоднородном основании.

Известен способ строительства на неравномерно сжимаемом основании на столбчатом или ленточном фундаменте, включающий подготовку котлована и образование фундамента (Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для ВУЗов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат. - 1991).

Недостатком указанного способа является трудность обеспечения равномерности осадок по всей площади фундамента в период строительства и при его эксплуатации, обусловленная неоднородностью грунтового основания, а также излишний расход железобетона для уменьшения и выравнивания неравномерных осадок и обеспечения заданной несущей способности. 

Наиболее близкий аналог, соответствующий родовому понятию заявляемого изобретения, не выявлен.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в расширении диапазона нагрузок на фундамент в области допустимых осадок в период строительства и при его эксплуатации за счет изменения характеристик грунтового основания его предварительным обжатием. 

Поставленная задача решается следующим образом. Способ повышения несущей способности фундамента характеризуется тем, что фундамент загружают монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями, измеряют давление на грунт и перемещения фундамента, строят кривые деформирования, после достижения предельно допустимых норм нагрузок снимают нагрузку и наращивают фундамент до проектного уровня. Приложение монотонно возрастающих распределенных нормальных усилий обеспечивает уплотнение грунта и перераспределение нагрузки по подошве фундамента и вглубь основания, повышая его несущую способность и снижая осадки в период строительства и эксплуатации до упругой их части.

Для ленточных фундаментов целесообразно загружение осуществлять на отдельных фундаментных подушках, которые после снятия нагрузок объединяют железобетонным поясом.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - внедрение плоского штампа в твердый материал до нагрузок, при которых возникают линии скольжения, на фиг.2, 3 - касательные напряжения в полупространстве от действия распределенной нагрузки Р для двух размеров штампа, на фиг.4 представлена зависимость между деформациями и давлением при возрастании нагрузки на грунт через жесткий штамп.

Экспериментальные исследования показали, что при внедрении под штампом образуется слабодеформированная зона, которая с возрастанием внедрения увеличивает объем деформированного материала, размеры линий скольжения и их количество (фиг.1). Линии скольжения располагаются по кривым, близким к логарифмическим, следуя распределению максимальных касательных напряжений, и способствуют перетеканию материала из зон повышенной прочности в ослабленные зоны, выравнивая тем самым нагрузки на грунт. Область деформированного материала и количество сдвиговых линий скольжения, формирующих ядро уплотнения, увеличивается с увеличением размеров штампа. 

Известные эпюры линий равных касательных напряжений, возникающих под штампами двух размеров при одном и том же давлении Р, показаны на фиг.2, 3. Для плоского штампа большего размера одинаковые касательные напряжения, как и нормальные, возникают на большей глубине и захватывают в целом больший объем грунта, чем при использовании штампа меньшего размера. Другими словами, влияние площади загрузки может быть сформулировано следующим образом: внешнее давление тем слабее уменьшается с глубиной, чем больше площадь загрузки. Это факт имеет существенное значение при реализации предлагаемого способа. Для оценки несущей способности грунта были проведены экспериментальные исследования, которые заключались в следующем. Подготовили две горизонтальные площадки одного и того же размера в одинаковом грунте. На одной из площадок путем последовательного внедрения (16 загружений) гладкого квадратного штампа с размерами стороны O1О2=15 см (фиг.2) распределенным давлением Р была образована вдавленная поверхность грунта в форме квадрата со стороной 60 см.

На другой площадке квадратный штамп с размером, равным площади вдавленной поверхности на первой площадке (сторона 60 см), внедрялся тем же давлением Р (фиг.3). Загружение осуществлялось до предельно допустимых давлений этого грунта Р*=3,5 кГ/см2 и в том, и в другом случаях.

На предварительно загруженных таким образом двух поверхностях затем проводились испытания прочности грунтов путем повторного загружения грунтов до тех же нагрузок с записью диаграмм в координатах давление Р - внедрение S, только теперь уже большим штампом и в том, и в другом случаях. Отсчет перемещений осуществлялся за вычетом тех остаточных деформаций, которые возникли при первом загружении. Оказалось, что котлован, первоначально образованный большим штампом, вплоть до предельных нагрузок ведет себя упруго, тогда как во втором котловане при повторном загружении наряду с упругими деформациями возникают пластические. Это означает, что при загружении в процессе строительства и эксплуатации такого фундамента неизбежно возникнет дополнительная осадка.

Пусть на поверхность грунтового основания через штамп прикладывается известная возрастающая нагрузка и измеряются при этом соответствующие осадки штампа. Типичная кривая зависимости между деформациями и давлением на грунт представлена на фиг.4. Допустим, что с возрастанием давлений напряженное состояние грунта проходит первую фазу уплотнения (точка P1 на фиг.4), затем допустимое значение R, а при максимальном давлении Р0 оно заходит и во вторую фазу - в область пластических деформаций, характеризуя предельное состояние с учетом коэффициента надежности (начало фазы сдвигов). Из представленной зависимости видно, что при максимальном давлении возникают уже значительные суммарные осадки, величина которых может превосходить допустимые.

Таким образом, при первом загружении всегда возникают необратимые остаточные смещения S ост, которые могут быть как за счет уплотнения на первой фазе, так и дополнительно за счет пластического течения во второй фазе сдвигов, если диапазон нагрузок, как в нашем примере, заходит в область пластических деформаций (нелинейный участок зависимости на фиг.4).

Пластические деформации могут быть уменьшены либо сведены к нулю за счет снижения давления на фунт при использовании штампа большей площади загрузки. Однако эта мера ведет к удорожанию, поскольку сопряжена с увеличением затрат на изготовление соответствующей конструкции.

В заявляемом способе предлагается использовать штамп, осадки которого при предельной нагрузке захватывают область пластических деформаций и могут даже превосходить допустимые. Суть его заключается в том, что после первой загрузки вся система затем разгружается. Возникшие после разгрузки остаточные смещения компенсируют наращиванием высоты фундамента до проектного уровня дополнительным слоем. При повторной загрузке (в процессе строительства и эксплуатации сооружения) грунтовое основание вплоть до предельных нагрузок деформируется упруго при минимальных осадках и перекосах, не выходя за пределы допустимых норм.

Предлагаемый способ был разработан на основании данных проведенных исследований. Отметим, что всякого рода ударные нагрузки в предлагаемом способе неприемлемы, поскольку невозможна мгновенная передача давления на скелет грунта, а его деформируемость, как известно, зависит от времени действия нагрузки вследствие явления ползучести. Наряду с этим задавливание статической нагрузкой обеспечивает возможность контроля и оперативной корректировки возникающих перекосов, а также исключение динамических проявлений, таких как инерционные эффекты. Способ осуществляется при использовании машин, в которых развиваются большие тяговые усилия, например, появившихся в последнее время машин для статического задавливания свай.

Способ осуществляется следующим образом.

Загружают фундамент монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями. Измеряют давление на грунт и перемещения фундамента. На основании полученных данных строят кривые деформирования. После достижения предельно допустимых норм нагрузок снимают нагрузку и наращивают фундамент до проектного уровня.

В ленточных фундаментах загружение осуществляют отдельными фундаментными подушками, которые после снятия нагрузок объединяют железобетонным поясом.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа.

Фундамент загружали монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями. При помощи геодезических приборов определяли перемещение фундамента и измеряли соответствующие этим перемещениям значения давлений на грунт. На основании полученных данных строились кривые деформирования. В начальный момент загружения распределение нагрузки под подошвой фундамента происходит неравномерно и на кривых деформирования имеется разброс данных. При дальнейшем нагружении за счет пластических деформаций, в том числе по линиям скольжения, происходит перетекание материала в ослабленные зоны и выравнивание давления под подошвой фундамента. Грунтовое основание представляло собой слабый водонасыщенный грунт (суглинок). Загружение фундаментной плиты проводилось до предельно допустимой нагрузки этого грунта, равной 3,5 кГ/см 2. Величина общей осадки при этом составила 25 см, из них приблизительно одну треть составили упругие деформации. Оставшиеся две трети - необратимые деформации, которые компенсировались наращиванием высоты фундамента до проектного уровня.

Таким образом, предлагаемая последовательность операций обеспечивает уплотнение грунта и перераспределение напряжений по подошве фундамента и в глубь основания, повышая тем самым несущую способность фундамента. 

Реализация предлагаемого способа стала возможна лишь с появлением в последние годы машин, способных создавать большие статические усилия, например, машин для статического задавливания в грунт свай без использования ударного нагружения. Развиваемые ими усилия могут достигать до 100 тонн.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ повышения несущей способности ленточных и столбчатых фундаментов, характеризующийся тем, что фундамент загружают монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями, измеряют давление на грунт и перемещения фундамента, строят кривые деформирования, после достижения предельно допустимых норм нагрузок снимают их и наращивают фундамент до проектного уровня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устанавливают на грунт фундаментные подушки, которые загружают монотонно возрастающими распределенными нормальными усилиями, а после снятия нагрузок объединяют железобетонным поясом.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru