RU2037013C1

RU2037013C1 - Pile foundation

Info

Publication number: RU2037013C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Драновский
Original assignee: Казанский инженерно-строительный институт
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: construction, in particular, foundations for high-voltage transmission lines, crane track column foundation, smoke stack foundations and water tower foundations. SUBSTANCE: pile foundation has grillage 1, paired piles 2 and 3, tie-rods 4 and 5 for connecting piles 2 with piles 3. Tie-rods 4 and 5 are prestressed and provided with flexible compensators 6 and 7, for example springs and packs of springs. EFFECT: wider operational capabilities, simplified construction and enhanced reliability in operation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментостроению, и предназначено для применения при воздействии свайных фундаментов, воспринимающих внецентренную нагрузку с переменным по положению эксцентрисистетом, например, для фундаментов опор высоковольтных линий электропередачи, фундаментов колонн подкрановых путей, опор транспортных сооружений, фундаментов дымовых труб, водонапорных башен и т.п. The invention relates to construction, in particular to foundation engineering, and is intended for use when exposed to pile foundations that receive an eccentric load with an eccentricity variable in position, for example, for foundations of supports for high-voltage power lines, foundations of columns of crane tracks, supports of transport structures, foundations of chimneys, water towers, etc.

Известны свайные фундаменты, предназначенные для работы на вертикальную внецентренную нагрузку с переменным эксцентриситетом, включающие ростверк и сваи, равномерное размещенные в плане ("Основания, фундаменты и подземные сооружения". Спр. проектировщика. Т.И.Горбунов-Посадов и др. Под общей редакцией Е.А.Сорочана и Ю.Г.Трофименкова. М. Стройиздат, 1985 г, с. 187-198). Known pile foundations designed to work on a vertical eccentric load with a variable eccentricity, including a grillage and piles uniformly placed in the plan ("Foundations, foundations and underground structures". Reference design. T.I. Gorbunov-Posadov and others. Under the general Edited by E.A. Sorochan and Yu.G. Trofimenkov. M. Stroyizdat, 1985, p. 187-198).

Недостаток таких фундаментов состоит в том, что наличие переменного (по положению относительно оси симметрии плана свай) эксцентриситета приводит к существенному увеличению количества свай, неравномерному их нагружению, увеличению размеров ростверка в плане, к неравномерным осадкам (крену) фундамента в целом. The disadvantage of such foundations is that the presence of a variable (in position relative to the axis of symmetry of the plan of the piles) eccentricity leads to a significant increase in the number of piles, their uneven loading, an increase in the size of the grillage in the plan, to uneven precipitation (roll) of the foundation as a whole.

Недогруженные сваи используются нерационально, так как их несущая способность по грунту и материалу выше чем действующие усилия. Unloaded piles are used irrationally, since their bearing capacity on soil and material is higher than the existing forces.

Прототипом изобретения является свайный фундамент, включающий ростверк, парные сваи и тяги, в котором каждая из тяг соединяет две парные сваи, причем один конец каждой тяги прикреплен к оголовку одной сваи, а другой конец к нижнему концу ствола другой сваи (авт. св. N 1212574, кл. E 02 D 27/12, 1986). The prototype of the invention is a pile foundation, including a grillage, paired piles and rods, in which each of the rods connects two paired piles, with one end of each rod attached to the head of one pile and the other end to the lower end of the trunk of the other pile (ed. St. N 1212574, CL E 02 D 27/12, 1986).

Недостаток прототипа заключается в низкой надежности работы тяг при воздействии на фундамент нагрузок с переменным положением эксцентриситета равнодействующей внешних сил. The disadvantage of the prototype is the low reliability of the rods when exposed to the foundation of loads with a variable position of the eccentricity of the resultant external forces.

Низкая надежность объясняется следующими причинами. При переменном положении эксцентриситета, когда равнодействующая сила, например, от ветра занимает положение то слева, то справа от оси симметрии фундамента, тяги работают по-разному. Когда одна тяга растягивается, то вторая сжимается. Сжатая тяга "провисает", т.е. выключается из работы. При изменении положения эксцентриситета сжатая ранее тяга не способна включится в работу полностью, так как для этого необходим значительный крен фундамента (а он недопустим). The low reliability is due to the following reasons. With a variable position of the eccentricity, when the resultant force, for example, from the wind occupies a position either to the left or to the right of the axis of symmetry of the foundation, the traction works differently. When one rod is stretched, the second is compressed. Compressed draft “sags”, i.e. shuts down from work. When changing the position of the eccentricity, the previously compressed thrust is not able to be fully included in the work, since this requires a significant roll of the foundation (and it is unacceptable).

При многократных переменах положения эксцентриситета (то есть многократных нагружениях и разгрузках тяг) в металле тяг, узлах крепления возникают остаточные пластические деформации, в результате чего тяги удлиняются и постепенно выходят из работы. При этом увеличивается крен фундамента. With multiple changes in the position of the eccentricity (i.e., multiple loading and unloading of rods) in the metal of the rods, attachment points, residual plastic deformations occur, as a result of which the rods lengthen and gradually go out of work. This increases the roll of the foundation.

Сущность изобретения заключается в том, что в фундаменте, включающем ростверк, парные сваи и парные тяги, каждая из которых прикреплена нижним концом к нижней части ствола одной сваи и другим концом у оголовка другой сваи, тяги предварительно напряжены и снабжены упругими компенсаторами, например, в виде пружин или их пакетов. The essence of the invention lies in the fact that in the foundation, including a grillage, paired piles and paired rods, each of which is attached with its lower end to the lower part of the trunk of one pile and the other end at the head of the other pile, the rods are prestressed and equipped with elastic compensators, for example, in the form of springs or their packages.

Наличие упругих компенсаторов и предварительное напряжение тяг позволяют избежать выхода тяг из работы в результате многократного воздействия циклов нагрузки-разгрузки и пластических деформаций удлинения тяг. Надежность работы тяг может контролироваться с помощью упругих компенсаторов (по их деформациям). The presence of elastic compensators and prestressing rods make it possible to avoid pulling rods out of operation as a result of repeated exposure to load-unloading cycles and plastic strains of elongation rods. The reliability of the rods can be controlled using elastic compensators (for their deformations).

Предварительно напряжение разных тяг разными усилиями позволяет управлять статической работой фундамента в том случае, если при перемене положения равнодействующей относительно оси симметрии фундамента изменяется кроме того и величина равнодействующей. Previously, the tension of different rods with different efforts allows you to control the static operation of the foundation in the event that, when changing the position of the resultant relative to the axis of symmetry of the foundation, the value of the resultant also changes.

На фиг. 1 изображен свайный фундамент, общий вид; на фиг. 2 сечения Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3 схема деформированного фундамента. In FIG. 1 shows a pile foundation, general view; in FIG. 2 sections DD in FIG. 1; in FIG. 3 diagram of the deformed foundation.

Свайный фундамент включает ростверк 1, пары свай 2 и 3, пары тяг 4 и 5. Каждая из тяг 4 и 5 прикреплена нижним концом к нижней части одной сваи и вблизи оголовка другой сваи. Тяги 4 и 5 предварительно напряжены и снабжены упругими компенсаторами 6 и 7 в виде пружин. В ростверке имеются сквозные каналы 8 для пропуска тяг 4 и 5. The pile foundation includes a grillage 1, pairs of piles 2 and 3, pairs of rods 4 and 5. Each of the rods 4 and 5 is attached with its lower end to the lower part of one pile and near the tip of the other pile. Rods 4 and 5 are prestressed and equipped with elastic compensators 6 and 7 in the form of springs. In the grillage there are through channels 8 for skipping rods 4 and 5.

Свайный фундамент возводят следующим образом. Сваи 2 и 3 погружают вдавливанием, забивкой или опусканием в скважины либо изготавливают в грунте (набивные). Сваи 2 и 3 погружают (изготавливают) одновременно с тягами 4 и 5, прикрепленными к нижней части ствола. Причем тяги прижаты к стволам свай. Затем прорезают щели в грунтовом основании, например, при помощи струи воды под высоким давлением. В щели наклонно вводят тяги 4 и 5, снабжают трубками 8 их верхние концы. Положение трубок 8 для пропуска тяг через ростверк 1 фиксируют в опалубке ростверка (на фиг. не показано). После бетонирования ростверка 1 и выдержки бетона до набора прочности, верхние концы тяг 4 и 5 снабжают упругими компенсаторами 6 и 7 в виде пружин. Затем с помощью стопорно-натяжных гаек 9 производят одновременное натяжение тяг 4 и 5 и закрепляют верхние концы тяг. После этого компенсаторы закрывают колпаками 10. The pile foundation is erected as follows. Piles 2 and 3 are immersed by pressing, driving or lowering into wells or made in the ground (rammed). Piles 2 and 3 are immersed (manufactured) simultaneously with rods 4 and 5 attached to the lower part of the trunk. Moreover, the traction is pressed to the trunks of piles. Then cut the cracks in the soil base, for example, using a jet of water under high pressure. Rods 4 and 5 are obliquely introduced into the slots, and their upper ends are supplied with tubes 8. The position of the tubes 8 for passing rods through the grillage 1 is fixed in the formwork of the grillage (not shown in Fig.). After concreting the grillage 1 and holding the concrete to a set of strength, the upper ends of the rods 4 and 5 are equipped with elastic compensators 6 and 7 in the form of springs. Then, using the lock-tension nuts 9, the rods 4 and 5 are simultaneously tensioned and the upper ends of the rods are fixed. After that, the compensators are closed with caps 10.

Предварительное напряжение тяг 4 и 5 может быть как одинаковым, так и разным. Это зависит от величины моментов внешних сил, имеющих разные направления относительно оси симметрии фундамента. The prestress of rods 4 and 5 may be the same or different. It depends on the magnitude of the moments of external forces having different directions relative to the axis of symmetry of the foundation.

Фундамент работает следующим образом. При отсутствии моментной нагрузки фундамент нагружен центрально и дополнительные усилия в тягах 4 и 5 не возникают. The foundation works as follows. In the absence of moment load, the foundation is loaded centrally and additional forces in the rods 4 and 5 do not arise.

При появлении внецентренной нагрузки, например, если равнодействующая внешних сил располагается справа от оси симметрии фундамента, свая 3 загружается большим вдавливающим усилием, чем свая 2 (в свае 2 может возникать и вырывающее усилие). На фиг. 3 для этого случая показана схема фундамента в деформированном состоянии. Точками А, Б, В и Г обозначены узлы закрепления концов тяг. Из фиг. 3 следует, что в результате крена (перекоса) фундамента диагональ БВ (тяга 5) удлиняется, а диагональ АГ (тяга 4) укорачивается. При этом в тяге 5 появляется дополнительное растягивающее усилие, а в тяге 4 происходит падение величины предварительного напряжения. Поскольку усилия сжатия пружин 6 и 7 равны усилиям в соответствующих тягах 4 и 5, пружина 7 еще более сожмется, а в пружине 6 усилие сжатия снизится. When an eccentric load appears, for example, if the resultant of external forces is located to the right of the axis of symmetry of the foundation, pile 3 is loaded with a greater pressing force than pile 2 (tearing force can also arise in pile 2). In FIG. 3 for this case, a foundation diagram is shown in a deformed state. Points A, B, C, and D indicate the nodes for fixing the ends of the rods. From FIG. 3 it follows that as a result of the roll (skew) of the foundation, the diagonal of the BV (rod 5) lengthens, and the diagonal of the AG (rod 4) is shortened. In this case, an additional tensile force appears in the thrust 5, and in the thrust 4 a drop in the prestress value occurs. Since the compression forces of the springs 6 and 7 are equal to the forces in the respective rods 4 and 5, the spring 7 will be compressed even more, and in the spring 6 the compression force will decrease.

За счет дополнительного сжатия пружины 7 произойдет догружение сваи 2 вдавливающей нагрузкой, а за счет уменьшения сжатия пружины 6 произойдет разгрузка сваи 3. В результате усилия, действующего на сваи 2 и 3, они будут более близкими по величине друг к другу, а следовательно, крен фундамента может быть уменьшен. Due to the additional compression of the spring 7, the pile 2 will be loaded with an pressing load, and due to a decrease in the compression of the spring 6, the pile 3 will be unloaded. As a result of the force acting on the piles 2 and 3, they will be closer in magnitude to each other, and therefore, roll foundation can be reduced.

При перемене положения равнодействующей справа налево растягиваться будет уже тяга 4, а в тяге 5 будет происходить разгрузка. When you change the position of the resultant from right to left, rod 4 will stretch already, and unloading will occur in rod 5.

При многократных изменениях положения равнодействующей внешних сил тяги 4 и 5 будут подвергаться многократным циклам нагрузки-разгрузки. При этом в результате ползучести стали и железобетона усилия предварительного напряжения тяг будут снижаться во времени. При полном падении усилий предварительного напряжения тяги могут выключиться из работы. Наличие в опорном узле между ростверком и натяжной гайкой на тягах упругих компенсаторов обеспечивает надежность работы фундамента и позволяет осуществлять периодический контроль за работой тяг. With repeated changes in the position of the resultant external thrust forces 4 and 5 will be subjected to multiple load-unload cycles. Moreover, as a result of creep of steel and reinforced concrete, the prestressing forces of the rods will decrease over time. With a complete drop in the pre-stress forces, the traction can be switched off. The presence in the support unit between the grillage and the tension nut on the rods of elastic compensators ensures the reliability of the foundation and allows periodic monitoring of the operation of the rods.

Применение предлагаемого свайного фундамента позволит повысить его несущую способность, уменьшить количество требующихся свай, уменьшить размеры ростверка и ограничить величину крена. The application of the proposed pile foundation will increase its bearing capacity, reduce the number of piles required, reduce the size of the grillage and limit the size of the roll.

Фундамент может применяться в стесненных условиях строительства когда размеры ростверка в плане ограничены существующими конструкциями. The foundation can be used in cramped construction conditions when the size of the grillage in the plan is limited by existing structures.

Фундамент может быть использован при возведении конструкций и установке оборудования, чувствительных к неравномерным деформациям. The foundation can be used in the construction of structures and the installation of equipment sensitive to uneven deformations.

Claims

1. PILED FOUNDATION, including grillage, paired piles, cross rods, each of which is attached with its lower end to the lower part of the trunk of one pile, and the upper one to the head of the other paired pile, characterized in that the rods are prestressed and equipped with elastic compensators, the efforts of which correspond to the efforts of prestressing rods for simultaneous compensation of tensile and compression stresses when changing the sign of the eccentricity of the resultant external loads.

2. The foundation according to claim 1, characterized in that the compensators are made in the form of springs or their packages of them.