RU220815U1 - Фундамент опоры освещения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства и представляет собой закладной фундамент для опор, обеспечивающий высокую прочность и устойчивость конструкции в грунте. В отличие от традиционных фундаментов, закладной фундамент содержит специальные элементы, которые позволяют исключить его вращение в грунте и сохранить высокую прочность. Блок фундамента опоры освещения включает бетонное тело цилиндрической формы с выемками, расположенными на одном уровне бетонного тела по высоте и на равном расстоянии друг от друга, а также арматурный каркас, состоящий из продольных и поперечных стержней. Бетонное тело выполнено из бетона класса не менее B40, при этом стержни выполнены из арматуры класса не менее А500. Бетонное тело также содержит четыре выемки, расположенные радиально, причем каждая выемка в продольном и поперечном разрезе всего блока имеет вид усеченной призмы, меньшее основание которой расположено ближе к оси цилиндра бетонного тела. Технический результат заключается в повышении долговечности фундамента опоры с одновременным повышением его стойкости к деформационным нагрузкам.

Description

Полезная модель относится к области строительства и представляет собой закладной фундамент для опор, обеспечивающий высокую прочность и устойчивость конструкции в грунте. В отличие от традиционных фундаментов, закладной фундамент содержит специальные элементы, которые позволяют исключить его вращение в грунте и сохранить высокую прочность.

В современном строительстве все больше внимания уделяется устойчивости и надежности конструкций, особенно тех, которые подвергаются значительным нагрузкам и воздействию окружающей среды. Одними из таких конструкций являются фундаменты опор, на которых устанавливаются различные сооружения, например столбы, башни, вышки и т.д. Фундамент опор освещения - это готовая конструкция для установки силовых и несиловых опор освещения с фланцевым соединением. Фундамент опор может быть использован для установки опор освещения на грунтовых поверхностях, применяется в различных условиях эксплуатации, в том числе в городских условиях, на трассах и автомагистралях.

Для обеспечения долговечности и безопасности опор необходимо использовать надежный фундамент.

В настоящее время для установки опор освещения на грунтовых поверхностях используют фундаменты различных конструкций и размеров. Однако, существующие фундаменты имеют недостатки, такие как сложность монтажа, высокая стоимость и низкая надежность в эксплуатации.

Из уровня техники известна продукция, выпускаемая компанией Genest Precast «Основание фонарного столба», https://www.genestprecast.com/light-post-base.html (дата обращения 15.07.2023). Для установки опор уличного освещения используется закладной фундамент из железобетона, который бетонируется в грунте и обеспечивает надежную фиксацию опор, предотвращая их падение. Техническое решение включает армированное бетонное основание с четырьмя точками крепления, состоящими из анкерных болтов и втулок, которые позволяют вкручивать болты. Внутри основания размещены четыре кабель-канала, выполненные из пластиковых гофротруб.

Также известно техническое решение «Фундамент опоры линии электропередачи и способ повышения его долговечности», патент RU2597570 на изобретение, Российская Федерация, опубл. 20.05.2012. Изобретение относится к строительству фундаментов под стальные опоры линии электропередачи и других сооружений, эксплуатируемых на открытом воздухе, и может быть использовано при их изготовлении и строительстве. Фундамент опоры линии электропередачи включает опорную плиту и расположенную на ней стойку. Величина защитного слоя бетона до рабочей арматуры стойки имеет переменную величину и изменяется в зависимости от условий эксплуатации бетона по высоте стойки.

Вышеприведенные технические решения обладают следующими недостатками: относительно низкая устойчивость основания в грунте, высокая стоимость материалов, сложность монтажа.

Известно техническое решение «Железобетонное основание столба и регулируемый соединитель», патент US8938923, США, патентообладатели Nyce Daniel; Patterson Kelly; Brookhart JR George Clinton; Oldcastle Precast INC, опубл. 27.01.2015, содержащее железобетонную опору с регулируемым соединением, которая может использоваться для поддержки и стабилизации различных монополей, таких как фонарные столбы, знаки и т.д. Опора состоит из железобетонного корпуса с кабельными каналами, которые выходят на верхнюю и нижнюю или боковую части корпуса. Корпус имеет два углубления в боковой части, каждое из которых имеет по меньшей мере одну плоскую часть. Для усиления структурной целостности основного сборного бетонного основания используется сборка внутренних армирующих компонентов, которая может состоять из одного или нескольких стальных армирующих элементов или каркаса из множества армирующих элементов. После создания бетонной смеси она заливается в основную бетонную форму, полностью окружающую основной внутренний армирующий компонент. Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и поэтому было принято за прототип.

Недостатком прототипа является относительно низкая прочность фундаментного блока, а также возможность разрушения, обусловленная меньшей стойкостью к деформационным нагрузкам. При эксплуатации фундамента бетонное тело подвергается изгибающим нагрузкам, приводящим к растрескиванию за счет того, что зона выемок бетонного тела прототипа имеет меньшую стойкость к изгибающим нагрузкам. Это обусловлено тем, что при разнонаправленном движении в горизонтальной плоскости слоев грунта, а также при температурных колебаниях (замерзание-оттаивание), зона выемок бетонного тела прототипа имеет относительно низкую силу сцепления бетона и арматуры. Нарушается целостность бетонного тела, что приводит к невозможности фундамента опоры выполнять свое функциональное назначение.

Технической проблемой является необходимость разработки долговечного фундамента для опор освещения с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками.

Технический результат заключается в повышении долговечности и стойкости фундамента опоры к деформационным нагрузкам.

Технический результат достигается тем, что в блоке фундамента опоры освещения, включающем бетонное тело цилиндрической формы с выемками, расположенными на одном уровне бетонного тела по высоте и на равном расстоянии друг от друга, а также арматурный каркас, состоящий из продольных и поперечных стержней, согласно полезной модели тело выполнено из бетона класса не менее B40, при этом стержни выполнены из арматуры класса не менее А500.

Выполнение блока фундамента из бетона марки не ниже B40 позволяет сохранить высокую стойкость к изгибающим нагрузкам в более отдаленных от арматуры точках, а также высокие коэффициенты прочности на разрыв и сжатие и сократить количество использованной стальной арматуры, что уменьшает риск возникновения газовой коррозии, которая может привести к выкрашиванию бетона и ухудшению прочности. Кроме того, такой бетон позволяет изготавливать элементы фундамента с большей геометрической точностью, а также с гладкой поверхностью (минимальной шероховатостью).

Важным преимуществом фундамента является его высокая надежность в эксплуатации. Благодаря использованию бетона класса не ниже В40 и арматурных стержней с определенными характеристиками, фундамент обеспечивает стабильную работу опор освещения в течение длительного времени. Кроме того, фундамент устойчив к воздействию внешних факторов, таких как ветровые нагрузки и изменения температуры, за счет содержания большого количества цемента.

Арматура класса А500, изготавливаемая по ГОСТ Р 52544-2006 из стали марок 35Г2С и 35ГС. Она обладает высокими пластическими и прочностными характеристиками, повышенной стойкостью к коррозии и низкой стоимостью. Профиль проката класса А500 имеет серповидные выступы, которые не пересекаются с продольными ребрами, что обеспечивает лучшую прочность и пластичность. Сплав содержит меньше углерода и легирующих элементов, что снижает стоимость конечного продукта.

Наличие четырех выемок, расположенных радиально, выполненных в виде трапеций, позволяет исключить вращение фундамента опоры в грунте. Выемки обеспечивают взаимодействие грунта, окружающего котлован под основание опоры, с негладкой поверхностью так, чтобы предотвратить вращение основания столба внутри котлована. Также наличие выемок не позволяет фундаменту под воздействием сил выталкивания, касательных и перпендикулярных нагрузок при подвижках грунта крошиться и менять целостную форму, улучшая прочность и устойчивость конструкции. Исключается опрокидывание конструкции, потеря устойчивости, что в свою очередь увеличивает срок службы фундамента, таким образом сохраняя требуемые свойства до предельного состояния, заданного условиями эксплуатации. При этом форма выемок в виде трапеций, при в продольном и поперечном разрезе всего блока, где меньшее основание трапеции расположено ближе к оси цилиндра бетонного тела, дополнительно обеспечивает увеличение прочности фундамента основания опоры, так как она подвержена меньшему разрушению, за счет того, что выемки имеют более пологий и плавный переход от внешнего края к оси цилиндра бетонного тела.

Возможны варианты реализации полезной модели с использованием одного или нескольких следующих аспектов:

- бетонное тело содержит четыре выемки, расположенные радиально;

- каждая выемка в продольном и поперечном разрезе всего блока имеет вид трапеции, меньшее основание которой расположено ближе к оси цилиндра бетонного тела;

- блок фундамента содержит выемки, выполненные глубиной 10-40 мм от внешнего края блока;

- выемки выполнены с полукруглой формой поперечного сечения;

- выемки выполнены с прямоугольной формой поперечного сечения;

- выемки выполнены длиной, составляющей 0,25-0,75 от общей длины блока;

- продольные стержни, выполненные из арматуры, имеют диаметр 14-28 мм;

- поперечные стержни имеют диаметр 10 мм;

- высота бетонного тела составляет не менее 1500 мм, длина большего основания трапеции каждой выемки не менее 858 мм, а длина меньшего основания трапеции каждой выемки не менее 742.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий блок фундамента опор освещения; на фиг. 2 - общий блок фундамента с арматурным каркасом; на фиг. 3 изображен блок фундамента в поперечном сечении; на фиг. 4 изображен блок фундамента в продольном сечении.

Предлагаемый блок фундамента опор освещения включает в себя бетонное тело 1, выполненное из усиленного бетона с размещенным внутри арматурным каркасом.

Бетонное тело 1 содержит четыре выемки 2 в боковых частях, каждая выемка 2 выполнена глубиной 10-40 мм, внешнее основание каждой выемки 2 выполнено прямоугольной или полукруглой формы. Выемки 2 выполнены длиной 0,25-0,75 от общей длины бетонного тела 1 и расположены радиально. Каждая выемка 2 в продольном и поперечном разрезе всего бетонного тела 1 имеет вид трапеции, меньшее основание которой расположено ближе к оси цилиндра бетонного тела 1.

Арматурный каркас содержит четыре продольных стержня 3, расположенных в корпусе бетонного тела 1 параллельно боковой стенке, и множество поперечных стержней 4, расположенных параллельно по всей площади бетонного тела 1. Продольные стержни 3 выполнены с диаметром 14-28 мм, а поперечные - с диаметром не менее 10 мм. В качестве рабочей арматуры традиционно используется горячекатаные стержни периодического или гладкого профиля по ГОСТ 5781-82.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом.

Арматурный каркас, состоящий из продольных 3 и поперечных стержней 4 располагают в специальной форме, после заливают конструкцию бетонной смесью, окружая все внутренние укрепляющие компоненты. Когда бетон полностью затвердевает, бетонное тело 1 удаляется из формы. Далее осуществляют подготовку площадки, бурение котлована, подготовку гравийной подземной подушки, погружение бетонного тела 1 фундамента опоры в котлован, подведение силового питающего кабеля, выравнивание в вертикальной и горизонтальной плоскостях и засыпку котлована грунтом. Монтаж опоры осуществляют фланцевым способом. Бурение и установку фундамента выполняют с помощью одного и того же манипулятора с буром. Опоры монтируют в фундамент сразу после его установки в котлован. Монтаж фундамента не зависит от погодных условий, низких температур и повышенной влажности.

После установки на фундамент опоры действует преимущественно опрокидывающая нагрузка, при этом выемки 2 в форме трапеций повышают сопротивление фундамента на опрокидывание. Арматурный каркас, состоящий из продольных 3 и поперечных 4 стержней выдерживает растягивающую и деформационную нагрузку, а также улучшает прочность бетона, что позволяет бетонному телу 1 быть целостным и долговечным.

Заявляемая полезная модель поясняется примером.

Экспериментально было установлено, что высокая долговечность фундамента опоры достигается при оптимальной комбинации используемого для литья бетона и арматуры, а также количеством и формой выемок на боковых поверхностях. В процессе разработки технического решения проведены натурные испытания опор фундаментов различных вариаций и используемых материалов (бетона и арматуры) в различных условиях эксплуатации (вид окружающего грунта, влияние климатических условий и т.д.). Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ образца	Марка бетона	Класс арматуры	Кол-во выемок	Результат
1	В20	А240	2	разрушение ребер между выемками, появление трещин на поверхности, смещение опоры
2	В20	А400	4	разрушение ребер между выемками опоры, появление трещин на поверхности, смещение опоры отсутствует
3	В20	А500	4	выкрашивание ребер между выемками опоры, появление трещин на поверхности смещение опоры отсутствует
4	В30	А240	2	разрушение ребер между выемками, появление трещин на поверхности, смещение опоры
5	В30	А400	2	разрушение ребер между выемками, появление трещин на поверхности, смещение опоры
6	В30	А500	4	выкрашивание ребер между выемками опоры, появление трещин на поверхности, смещение опоры отсутствует
7	В40	А240	2	разрушение ребер между выемками опоры, смещение опоры
8	В40	А400	4	разрушение ребер между выемками опоры, смещение опоры отсутствует
9	В30	А500	2	выкрашивание ребер между выемками опоры, появление трещин на поверхности, смещение опоры
10	В40	А500	2	смещение опоры
11	В40	А500	4	разрушение отсутствует, вращение отсутствует, сохранение полной функциональности фундамента опоры

Анализ таблицы показывает, что использование низких марок бетона в фундаментах опор (образцы №1, 2, 4, 5) приводит к разрушению ребер между выемками, появлению трещин на поверхности бетонного тела при воздействии деформирующих и изгибающих нагрузок. Использование более высокого класса арматуры (образцы №3, 6, 9) так же не обеспечивало длительное функционирование опор: происходило локальное выкрашивание ребер между выемками, приводящие к нарушению целостности бетонного тела. В процессе разработки технического решения установлена оптимальная комбинация заявленных отличительных признаков, а именно применение бетона класса не менее В 40 и арматуры класса не менее А500.

Таким образом, заявленная полезная модель обладает преимуществами перед существующими фундаментами опор освещения, такими как высокая долговечность и прочность, устойчивость к воздействию окружающей среды, надежностью в эксплуатации.

Claims (7)

1. Блок фундамента опоры освещения, включающий бетонное тело цилиндрической формы с выемками, расположенными на одном уровне бетонного тела по высоте и на равном расстоянии друг от друга, а также арматурный каркас, состоящий из продольных и поперечных стержней, отличающийся тем, что бетонное тело выполнено из бетона класса не менее B40, при этом стержни выполнены из арматуры класса не менее А500.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что бетонное тело содержит четыре выемки, расположенные радиально.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что каждая выемка в продольном и поперечном разрезе всего блока имеет вид трапеции, меньшее основание которой расположено ближе к оси цилиндра бетонного тела.

4. Блок по п.1, отличающийся тем, что выемки выполнены глубиной 10-40 мм.

5. Блок по п.1, отличающийся тем, что выемки выполнены с полукруглой формой поперечного сечения.

6. Блок по п.1, отличающийся тем, что выемки выполнены с прямоугольной формой поперечного сечения.

7. Блок по п.1, отличающийся тем, что выемки выполнены длиной, составляющей 0,25-0,75 от общей длины блока.