RU2605470C2

RU2605470C2 - Shallow foundation structure

Info

Publication number: RU2605470C2
Application number: RU2015100475/03A
Authority: RU
Inventors: Петр Никифорович Лищук
Original assignee: Петр Никифорович Лищук
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-12-20
Also published as: RU2015100475A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction and can be used during arrangement of shallow foundations in construction of industrial, civil and transport facilities. Shallow foundation structure includes ground bed, crushed rock pillow, structure of foundation. Base along the perimeter of the foundation is made with the geometry formed compacted rigid core in the form of a hip pyramid of lumpy clay fractions and cement-sand mortar.

EFFECT: technical result consists in increasing of carrying capacity of foundation structure, reducing of yield of structure during operation, expanding the field of use.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и широко может быть использовано при устройстве фундаментов мелкого заложения промышленных и гражданских зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction and can be widely used in the construction of foundations for shallow laying of industrial and civil buildings and structures.

Известен сборный железобетонный фундамент, включающий сборную железобетонную оболочку в форме гиперболического параболоида, полость которой заполнена в заводских условиях материалом, заменяющим грунт (Тетиор А.Н. Проектирование и сооружение экономических конструкций фундаментов. - Киев: «Будiвельник», 1975, с. 76-150). Недостатком фундамента является то, что заполнитель обладает податливостью и допускает произвольное изменение напряженно-деформированного состояния в его теле.Known precast concrete foundation, including precast concrete shell in the form of a hyperbolic paraboloid, the cavity of which is filled in the factory with a material that replaces the soil (Tetior A.N. Design and construction of economic structures of foundations. - Kiev: "Budivelnik", 1975, p. 76- 150). The disadvantage of the foundation is that the aggregate is supple and allows an arbitrary change in the stress-strain state in its body.

Известен также монолитный фундамент, включающий монолитную железобетонную усеченно-коническую оболочку с уширением нижней части стенки, заполненную двумя нижними слоями материала по вертикали и одним верхним слоем материала по горизонтали, и уплотненное ядро в форме тангенсоида вращения (Патент RU №2367743 С2, МПК E02D, 2009). Недостатком такого фундамента является то, что фундамент требует больших затрат на его изготовление из тяжелых и дорогих материалов заполнителя, и он имеет плоскую подошву, которая формирует в основании уплотненное ядро из грунта в виде тангенсоида вращения вокруг его вертикальной оси.Also known is a monolithic foundation, including a monolithic reinforced concrete truncated-conical shell with a broadening of the lower part of the wall, filled with two lower layers of material vertically and one upper layer of material horizontally, and a compacted core in the form of a tangent of rotation (Patent RU No. 2367743 C2, IPC E02D, 2009). The disadvantage of such a foundation is that the foundation requires large costs for its manufacture from heavy and expensive aggregate materials, and it has a flat sole, which forms a sealed core of soil at the base in the form of a tangent of rotation around its vertical axis.

Наиболее близким к изобретению и принятым за прототип является фундамент, который включает в себя подготовку дна котлована под подошву, изготовление его жесткого заполнителя и наружной оболочки усеченно-конической формы с уширением нижней части ее стенки и образование уплотненного ядра грунта. Фундамент сооружают из конструктивного и грунтового строительных элементов. Подготовку дна котлована под подошву конструктивного элемента производят с углублением в грунте заданной геометрической формы, его жесткий заполнитель выполняют в секционной конической опалубке из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора с подошвой заданной геометрической формы. Уширение нижней части стенки наружной монолитной железобетонной оболочки осуществляют с подошвой также заданной геометрической формы. Формируют грунтовый строительный элемент под подошвой конструктивного элемента расчетной вдавливающей нагрузкой от строения как жестко сопряженное уплотненное ядро в виде кругового конуса (Патент RU 2482245, МПК E02D, 2011).Closest to the invention and adopted as a prototype is the foundation, which includes the preparation of the bottom of the pit for the sole, the manufacture of its rigid aggregate and the outer shell of a truncated-conical shape with the broadening of the lower part of its wall and the formation of a compacted soil core. The foundation is constructed from structural and soil building elements. The bottom of the pit is prepared under the sole of the structural element with a recess in the soil of a given geometric shape, its rigid aggregate is made in a sectional conical formwork from lump clay fractions and cement-sand mortar with a sole of a given geometric shape. The broadening of the lower part of the wall of the outer monolithic reinforced concrete shell is carried out with the sole also of a given geometric shape. A soil building element is formed under the sole of the structural element with the calculated pressing load from the structure as a rigidly conjugated compacted core in the form of a circular cone (Patent RU 2482245, IPC E02D, 2011).

Недостатком такой конструкции является сложность ее возведения и то, что основание под фундамент выполнено не по всей геометрии треугольного жесткого ядра из прочных материалов, что вызывает просадку сооружения в процессе эксплуатации.The disadvantage of this design is the complexity of its construction and the fact that the base for the foundation is not made over the entire geometry of the triangular rigid core from durable materials, which causes a drawdown of the structure during operation.

Целью изобретения является усовершенствование конструкции фундамента сооружения, достижение его максимальной несущей способности, уменьшение просадки при эксплуатации сооружения, удешевление строительства и расширение области применения.The aim of the invention is to improve the construction of the foundation of the structure, achieve its maximum load-bearing capacity, reduce drawdown during operation of the structure, reduce the cost of construction and expand the scope.

Поставленная цель достигается путем возведения сооружения с устройством по периметру фундамента сформированного уплотненного жесткого ядра его основания в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора, с учетом φ - угла внутреннего трения грунта основания и С - сцепления грунта основания.The goal is achieved by erecting a structure with a device along the perimeter of the foundation of the formed compacted hard core of its base in the form of a hip pyramid from lump clay fractions and cement-sand mortar, taking into account φ - the angle of internal friction of the base soil and C - the adhesion of the base soil.

Для песка и глины, например, различие в очертании графиков (обладающей способностью сцепления) обусловлено их свойствами (Фиг. 3, Фиг. 4). Максимальные касательные напряжения получаем в момент разрушения (сдвига грунта).For sand and clay, for example, the difference in the outline of the graphs (having the ability to adhere) is due to their properties (Fig. 3, Fig. 4). We obtain the maximum tangential stresses at the moment of destruction (soil shear).

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: при устройстве конструкции фундамента сооружения, где верхний слой грунта является более хорошим (малосжимаемым), то есть Е₁ - модуль деформации грунта верхнего слоя больше Е₂ - модуля деформации грунта нижнего слоя, то эпюра δ под центром тяжести фундамента сооружения будет с глубиной затухать быстрее (осадка минимальна). И наоборот, если верхний слой грунта является более слабым (с малым значением модуля деформации), то эпюра δ под центром тяжести фундамента сооружения будет с глубиной затухать медленнее, а следовательно, и осадка на таком грунте будет больше. Таким образом, возведение сооружения с устройством под его фундаментом сформированного жесткого ядра из прочных материалов, в зоне наибольших напряжений, обеспечит его оптимальную просадку. Изменение эпюры вертикальных сжимающих напряжений в зависимости от деформируемости подстилающего слоя показано на (Фиг. 5). Глубина (Н) заложения формируемого жесткого ядра под сооружением определяется шириной фундамента, φ - углом внутреннего трения грунта и С - сцеплением грунта. Чем больше С - сцепление грунта, тем меньше глубина (Н) формирования жесткого ядра. Зависимость глубин (H₁) и (Н₂) формирования жесткого ядра от сцепления грунта показана на (Фиг. 6).The essence of the invention consists in the following: when constructing the foundation of a structure where the upper soil layer is better (low compressible), that is, E ₁ is the soil deformation modulus of the upper layer is greater than E ₂ is the soil deformation modulus of the lower layer, then the diagram δ under the center of gravity the foundation of the structure will fade faster with depth (settlement is minimal). And vice versa, if the top soil layer is weaker (with a small value of the deformation modulus), then the plot δ under the center of gravity of the foundation of the structure will damp more slowly with depth, and therefore, the sediment on such soil will be more. Thus, the construction of a structure with a device under its foundation of a formed rigid core made of strong materials, in the zone of highest stresses, will ensure its optimal drawdown. The change in the diagram of the vertical compressive stresses depending on the deformability of the underlying layer is shown in (Fig. 5). The depth (N) of the formation of the formed rigid core under the structure is determined by the width of the foundation, φ is the angle of internal friction of the soil and C is the adhesion of the soil. The more C is the adhesion of the soil, the less is the depth (H) of the formation of the hard core. The dependence of the depths (H ₁ ) and (H ₂ ) of the formation of the hard core on the adhesion of the soil is shown in (Fig. 6).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на (Фиг. 1) и (Фиг. 2) изображен фундамент мелкого заложения сооружения в котором основание по периметру фундамента выполнено по геометрии сформированного уплотненного жесткого ядра в форме вальмовой пирамиды из фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора. Элементы фундамента мелкого заложения сооружения включают в себя земляное основание, сам конструктив фундамента, щебеночную подушку, основание под фундамент в форме вальмовой пирамиды из структурной жесткой композиции фракций комковой глины и цементно-песчаного раствора, обмазочную гидроизоляцию фундамента.The invention is illustrated in the drawing, where (Fig. 1) and (Fig. 2) depict the foundation of a shallow building in which the foundation along the perimeter of the foundation is made in accordance with the geometry of the formed compacted hard core in the form of a hip pyramid from lump clay fractions and cement-sand mortar. The foundation elements of the shallow foundation of the structure include an earthen foundation, the foundation construct itself, a crushed stone pillow, a foundation under the foundation in the form of a hip pyramid from a structurally rigid composition of lump clay fractions and cement-sand mortar, and coating waterproofing of the foundation.

Фундамент мелкого заложения 1 сооружения шириной а и длиной b с телом опоры 2 устраивают традиционным способом. В земляном основании разрабатывается котлован под фундамент сооружения ниже глубины промерзания грунта в зоне очертания формирования жесткого ядра 3. При этом боковым граням уплотненного жесткого ядра придается уклон, учитывающий угол внутреннего трения грунта φ и сцеплением С грунта. Зона очертания сформированного жесткого ядра под фундамент сооружения представляет собой геометрическую пирамиду вальмовой формы для основания прямоугольника и остроконечную - под фундаменты с размерами квадрата.The foundation of shallow laying 1 of a structure of width a and length b with the support body 2 is arranged in the traditional way. In the earthen base, a foundation pit is being developed for the foundation of the structure below the depth of freezing of the soil in the contouring zone of the formation of the hard core 3. At the same time, the lateral faces of the compacted hard core are given a slope that takes into account the angle of internal friction of the soil φ and the adhesion C of the soil. The outline zone of the formed rigid core under the foundation of the structure is a hip-shaped geometric pyramid for the base of the rectangle and pointed - under the foundations with the size of a square.

После разработки котлована устраивается клин уплотненного жесткого ядра из структурной жесткой композиции фракций комковой глины твердой или полутвердой консистенции 5 с последующей заливкой наброски цементно-песчаным раствором 4. Для плотной заливки наброски комковой глины цементно-песчаным раствором клин жесткого ядра по высоте до проектной отметки устраивается послойно с учетом затвердевания предыдущего слоя. На подготовленном уплотненном основании с жестким ядром устраиваются последовательно щебеночная подушка 6 и фундамент сооружения 1 с телом опоры 2 с последующей обмазочной гидроизоляцией и засыпкой дренирующим грунтом 7.After the excavation of the pit, a compacted hard core wedge is made from a structurally rigid composition of lump clay fractions of solid or semi-solid consistency 5, followed by pouring the outline of the cement-sand mortar 4. To densely fill the outline of the lump clay with cement-sand mortar, the hard core wedge is arranged in layers up to the design elevation in layers taking into account the hardening of the previous layer. On the prepared compacted base with a hard core, gravel cushion 6 and the foundation of the structure 1 with the support body 2 are arranged sequentially, followed by coating with waterproofing and backfilling with drainage soil 7.

Работает такая конструкция фундамента мелкого заложения следующим образом: в зоне, непосредственно под фундаментом, образовано сформированное жесткое ядро вальмовой формы из структурной жесткой композиции фракций комковой глины твердой или полутвердой консистенции и цементно-песчаного раствора. С образованием его, основание под фундаментом обладает большей несущей способностью, работает как единое целое, и давление от него передается на боковые стороны грунта.This shallow foundation construction works as follows: in the area immediately below the foundation, a rigid, hip-shaped rigid core is formed from a structurally rigid composition of lumpy clay fractions of solid or semi-solid consistency and cement-sand mortar. With its formation, the base under the foundation has a greater bearing capacity, works as a whole, and the pressure from it is transmitted to the sides of the soil.

В настоящее время известны все средства и способы реализации заявленного изобретения.Currently, all means and methods of implementing the claimed invention are known.

Использование изобретения ведет к снижению затрат на строительство фундаментов зданий и других сооружений путем их изготовления из конструктивного строительного элемента, выполняемого с применением заполняющего материала, например, из глинисто-цементно-песчаной композиции.The use of the invention leads to lower costs for the construction of foundations of buildings and other structures by their manufacture from a structural building element, performed using filling material, for example, from a clay-cement-sand composition.

Применение предлагаемой конструкции фундамента мелкого заложения позволяет увеличить его несущую способность, уменьшить просадку при эксплуатации, расширить область применения.Application of the proposed design of the shallow foundation allows to increase its bearing capacity, reduce the drawdown during operation, and expand the scope.

Предлагаемое изобретение предназначено для применения при строительстве фундаментов промышленных, гражданских и транспортных сооружений.The present invention is intended for use in the construction of foundations of industrial, civil and transport facilities.

Claims

1. The foundation of the shallow laying of the structure, including an earthen base, gravel pillow, foundation construct, characterized in that the foundation along the perimeter of the foundation is made according to the geometry of the formed compacted hard core in the form of a hip pyramid from lump clay fractions and cement-sand mortar.

2. The shallow foundation of the structure according to claim 1, characterized in that the lateral faces of the densified hard core of the base are made with a slope that takes into account the angle of internal friction and adhesion of the base soil.