UA13797U

UA13797U - Basement of building, construction

Info

Publication number: UA13797U
Application number: UAU200510218U
Authority: UA
Inventors: Yurii Hryhorovych Vilkul; Radomyr Oleksiiovych Timchenko; Dmytro Anatoliiovych Krishko
Original assignee: Univ Kryvyi Rih Tech
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-04-17

Abstract

The basement of building, construction comprises a flexible plate with supports and a system of cross beams with different rigidity characteristics; at that the beams have in long and transverse directions rigid or hinged joint, and in the central part the beams are connected to the supports rigidly, and form rigidity core at that.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі будівництва і призначена для використання у фундаментобудуванні в 2 звичайних умовах і при нерівномірних деформаціях основ будівель, споруд безкаркасного типу.The useful model belongs to the field of construction and is intended for use in foundation construction in 2 normal conditions and with uneven deformations of building foundations, frameless structures.

Аналогом до запропонованої корисної моделі є решітчасті фундаменти, що мають в опорній плиті порожнини, що відкриті по підошві фундаменту |див. книгу Фидарова М.И. "Проектирование и возведение прерьівистьх фундаментов" -М. Строительное издательство 1986 г.-сторінки 19, 20).Analogous to the proposed useful model are lattice foundations, which have cavities in the base plate that are open along the base of the foundation | see the book by M.I. Fidarov "Design and construction of prairie foundations" -M. Construction publishing house 1986 - pages 19, 20).

У цих фундаментах ефективно використовується просторова робота основ за рахунок "аркового" ефекту у 710 двох напрямках, за структурою опорних решіток підошви фундаменту. Однак при цьому в будь-яких випадках розрахункові навантаження на основу обмежуються за будівельними нормами величиною розрахункового тиску, збільшеного на 3095. Подальше збільшення гравітаційних навантажень пов'язане з розвитком таких усідань, що важко запобігти при постійній площі опорних решіток підошви фундаменту. Таким чином, проектування решітчастих фундаментів з підвищеним навантаженням основи відзначається зниженням надійності, особливо в 12 умовах прояву нерівномірних деформацій самої основи, якщо відбувається перерозподіл епюри відпору з утворенням додаткових напружених зон. До того ж опорну решітку фундаментів варто розраховувати на додаткові зусилля по підвищених епюрах відпору, тим і визначається додаткова матеріалоємність фундаменту.In these foundations, the spatial work of the foundations is effectively used due to the "arch" effect in 710 two directions, according to the structure of the support grids of the foundation sole. However, in any case, the design loads on the foundation are limited by building regulations to the value of the design pressure increased by 3095. Further increase in gravitational loads is associated with the development of such settlements, which are difficult to prevent with a constant area of the support grids of the foundation sole. Thus, the design of lattice foundations with increased base load is characterized by a decrease in reliability, especially in conditions of uneven deformations of the base itself, if there is a redistribution of the resistance pattern with the formation of additional stress zones. In addition, the support grid of the foundations should be counted on additional efforts for increased resistance loops, which determines the additional material capacity of the foundation.

При цьому зниження навантажень на опорні елементи фундаменту від змушених вертикальних переміщень грунту можливо тільки у визначених границях і залежить від постійної розрахункової горизонтальної опорної площі решіток, тому що після утворення під її підошвою зон підвищеного опору спонтанна стабілізація всієї контактної епюри за рахунок існуючих порожнин і переміщення у ці порожнини грунту відбуваються тільки після повного формування під ребрами опорних решіток граничних ядер твердості, утворення кутів різання, областей граничних тисків і кривих поверхонь ковзання, що мають по конструктивних особливостях решітчастих фундаментів значні розміри по глибині основи. Решітчасті фундаменти також не пристосовані до зниження 22 навантажень від контактуючого грунту в умовах розвитку змушених горизонтальних переміщень грунтового -о масиву.At the same time, the reduction of loads on the supporting elements of the foundation from the forced vertical movements of the soil is possible only within certain limits and depends on the constant calculated horizontal support area of the grids, because after the formation of zones of increased resistance under its sole, the spontaneous stabilization of the entire contact layer due to the existing cavities and movement in these soil cavities occur only after the complete formation under the ribs of the supporting grids of the boundary cores of hardness, the formation of cutting angles, areas of boundary pressures and curved sliding surfaces, which, due to the structural features of lattice foundations, have significant dimensions in terms of the depth of the foundation. Lattice foundations are also not adapted to reduce 22 loads from the contacting soil under the conditions of development of forced horizontal movements of the soil massif.

З відомих технічних рішень найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по своїй суті є фундамент будинку, споруди який складається з опорних елементів, заглиблених у грунт, порожнин, розкритих на зовнішній поверхні фундаменту, що виконані у вигляді пірамід однакового розміру і розміщені своїми основами на в зовнішній поверхні опорних елементів і мають регулярну структуру та виконані криволінійними (див. Авторське ду свідоцтво Мо34889 А кл. 6 Е02027/00).Of the known technical solutions, the closest to the proposed useful model in its essence is the foundation of a house, a structure that consists of supporting elements buried in the ground, cavities opened on the outer surface of the foundation, made in the form of pyramids of the same size and placed with their bases on the outer the surfaces of the supporting elements have a regular structure and are made curvilinear (see Author's certificate Mo34889 А cl. 6 E02027/00).

З розвитком деформаційного навантаження, тобто з загальним переміщенням грунтового масиву щодо - фундаменту відбувається впровадження грунту в порожнини в умовах віддаленого граничного відпору со ущільненого грунту і повернення до початкового стійкого стану статичної рівноваги. Причому, крім 3о формоутворення порожнини в цьому випадку виконують функцію поглинателів грунтової маси, що насувається, -- частина якої на опорних призматичних ділянках постійно ущільнюється, що і забезпечує передачу на неї високих тисків, що розосереджені по глибині на інший прилягаючий корінний масив. Фундамент має масивну плиту у верхній частині, що працює як жорстка конструкція, тобто погано сприймає пластичні деформації. «With the development of the deformation load, i.e., with the general movement of the soil massif relative to the foundation, the introduction of soil into the cavities occurs under the conditions of remote limit resistance from the compacted soil and return to the initial stable state of static equilibrium. Moreover, in addition to the 3o formation of the cavity, in this case they perform the function of absorbers of the advancing soil mass, part of which is constantly compacted on the supporting prismatic areas, which ensures the transfer of high pressures to it, which are distributed in depth to another adjacent root massif. The foundation has a massive plate in the upper part, which works as a rigid structure, that is, it does not perceive plastic deformations well. "

Задачею корисної моделі є удосконалення фундаменту будинку, споруди за рахунок заміни масивної плити З гнучкою плитою з опорами та використанню балок з різними жорсткісними характеристиками та балок с утворюючих ядро жорсткості, що дозволяє більш ефективно використовувати Її міцність (збільшити моментиThe task of the useful model is to improve the foundation of the house, the structure due to the replacement of a massive slab with a flexible slab with supports and the use of beams with different stiffness characteristics and beams forming a stiffness core, which allows more effective use of its strength (increase moments

Із» опору) завдяки концентрації матеріалу під більш навантаженими частинами плити.From" resistance) due to the concentration of material under the more heavily loaded parts of the slab.

Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що фундамент будинку, споруди містить у собі плиту з опорами і системою перехресних балок з різними жорсткісними характеристиками. Відповідно до корисної моделі балки у повздовжньому та поперечному напрямках мають жорстке або шарнірне з'єднання в залежності - від умов роботи, в центральній частині - балки з'єднані з опорами жорстко і утворюють при цьому ядро со жорсткості, і забезпечують сприймання виникаючих уступообразних деформацій.The task is solved due to the fact that the foundation of the house, building contains a slab with supports and a system of cross beams with various stiffness characteristics. According to the useful model, the beams in the longitudinal and transverse directions have a rigid or hinged connection, depending on the working conditions, in the central part, the beams are rigidly connected to the supports and at the same time form a core of rigidity, and ensure the perception of emerging step-like deformations.

Заявлена корисна модель ілюструється малюнками, де: на Фіг.1 зображений фундаменту будинку, споруди ; і на Фіг.2 - фрагмент 1 з Фіг.1. (Те) 20 Запропонований фундаменту будинку, споруди складається з гнучкої плити 1 з опорами 2 та системою перехресних балок. Балки З (металеві або залізобетонні) мають жорстке або шарнірне з'єднання з цими опорами тм 2 в залежності від умов роботи. Балки 4 (залізобетонні) з'єднані з опорами 2 жорстко і утворюють при цьому ядро жорсткості. Гнучка плита 1 з'єднана швом ковзання 5 (2 шари толю з прошарком слюди) з опорними саморегульованими елементами 6. Грунт 7 впроваджений у пірамідальні порожнини 8 на глибину п і контактує з 29 опорними призматичними ділянками 9 бічних граней 10 пірамідальних порожнин 8. Опорні саморегульовані с елементи 6 містять порожнини 8, що мають повну глибину Н и виконані у вигляді пірамід з бічними гранями 10 і основами 11. Грані 10 утворять ребра 12 у площині основ 11, що і складають огинаючу поверхню опорних саморегульованих елементів 6.The claimed useful model is illustrated by drawings, where: Fig. 1 shows the foundation of a house, building; and in Fig. 2 - fragment 1 from Fig. 1. (Te) 20 Proposed foundation of the house, the structure consists of a flexible plate 1 with supports 2 and a system of cross beams. Beams C (metal or reinforced concrete) have a rigid or hinged connection with these supports tm 2 depending on the working conditions. Beams 4 (reinforced concrete) are rigidly connected to supports 2 and form a core of rigidity. The flexible plate 1 is connected by a sliding seam 5 (2 layers of tolu with a layer of mica) to the supporting self-adjusting elements 6. The soil 7 is introduced into the pyramidal cavities 8 to a depth of p and contacts with 29 supporting prismatic sections 9 of the side faces 10 of the pyramidal cavities 8. The supporting self-adjusting c elements 6 contain cavities 8, which have a full depth H and are made in the form of pyramids with side faces 10 and bases 11. Faces 10 form ribs 12 in the plane of the bases 11, which make up the enveloping surface of the supporting self-adjusting elements 6.

Заявлена корисна модель реалізує себе таким чином. 60 Робота даної конструкції полягає в обмеженні (запобіганні) абсолютних і (чи) відносних переміщень фундаменту і надфундаментної конструкції такими межами, при яких гарантується нормальна експлуатація споруди і не знижується його довговічність.The declared useful model implements itself in this way. 60 The work of this structure consists in limiting (preventing) absolute and (or) relative movements of the foundation and super-foundation structure to such limits that the normal operation of the structure is guaranteed and its durability is not reduced.

Впливу від нерівномірних осідань фундаменту, викликаних природною неоднорідністю грунту, не сумуються з впливами від скривлення основи, викликаного підробіткою, в наслідок того, що підробітка відбувається під час бо експлуатації будинків після стабілізації будівельних осідань. На площадках, складених просадними грунтами,The impact of uneven settlement of the foundation, caused by the natural heterogeneity of the soil, does not add up to the impact of the curvature of the base caused by the construction, as a result of the fact that the construction takes place during the operation of the buildings after the stabilization of construction settlements. On sites composed of subsidence soils,

конструкції будівель, споруд повинні проектуватися з обліком можливого спільного впливу на них деформацій від підробітки й осідань.constructions of buildings and structures must be designed taking into account the possible combined effect on them of deformations from underworking and subsidence.

Відносні горизонтальні деформації основ викликають появу додаткових зусиль в будівлі, споруді, за рахунок деформацій та зсуву елементів фундаменту, які розповсюджуються у більшому чи меншому ступені на надземну будову. На підробляємих територіях нерівномірний осад діє на будову, яка має жорсткість закінчену та яка вже встановилася, при незначній зміні несучої здібності грунтів деформуємої основи.Relative horizontal deformations of the foundations cause the appearance of additional forces in the building, structure, due to deformations and displacement of the foundation elements, which spread to a greater or lesser extent to the above-ground structure. In the treated areas, uneven settlement acts on the structure, which has finished stiffness and which has already been established, with a slight change in the bearing capacity of the soil of the deformable base.

Статично визначна балка, що знаходиться в рівновазі під дією зовнішнього навантаження і реактивного тиску; для такої балки, безперешкодно знаходяться згинаючий момент і поперечна сила в будь-якому перетині. 70 Горизонтальні деформації основи роблять вплив на фундаментно-підвальну частину будівлі шляхом дії трьох силових чинників: сил тертя по підошві фундаментів, і зчеплення за площею контакту фундаментів з грунтом і пасивного тиску на заглиблені частини конструкцій. На величину додаткових зусиль впливає також інтенсивність горизонтальних деформацій, величина навантаження, діючого на основу, виконання конструкцій на контакті підземної і наземної частин будівлі, фізична характеристика грунтів основ і ряд інших чинників.A statically determined beam that is in equilibrium under the action of an external load and reactive pressure; for such a beam, the bending moment and transverse force in any cross-section are unhindered. 70 Horizontal deformations of the base affect the foundation-basement part of the building through the action of three force factors: frictional forces on the sole of the foundations, and adhesion on the area of contact of the foundations with the ground and passive pressure on the buried parts of the structures. The magnitude of additional forces is also influenced by the intensity of horizontal deformations, the magnitude of the load acting on the foundation, the execution of constructions at the contact of the underground and above-ground parts of the building, the physical characteristics of the foundation soils, and a number of other factors.

Вертикальна жорсткість каркасних будівель незначна і у зв'язку з цим їх здатність чинити опір нерівномірним деформаціям основи невелика. Під впливом нерівномірних деформацій основи виникають перекоси несучих конструкцій, які можуть приводити до пошкоджень заповнення і порушення нормальної експлуатації технологічного устаткування. Тому при проектуванні каркасних будівель на просідних грунтах визначальне значення нерідко придбаває жорсткість несучих конструкцій, а не їх міцність і стійкість.The vertical rigidity of frame buildings is insignificant, and therefore their ability to resist uneven deformations of the base is small. Under the influence of uneven deformations of the base, distortions of the supporting structures occur, which can lead to damage to the filling and disruption of the normal operation of the technological equipment. Therefore, when designing frame buildings on subsiding soils, the stiffness of the load-bearing structures, rather than their strength and stability, is often decisive.

Розрахунок конструкцій будівель на дії нерівномірних деформацій основи при тому, що просідання грунтів слід виконувати з урахуванням одночасної дії постійних, тимчасових тривалих і короткочасних навантажень (особливе поєднання навантажень). При розрахунку конструкцій, їх вузлів і сполучень (як по несучій здатності, так і по придатності до нормальної експлуатації) необхідно враховувати можливі найсприятливіші деформаційні дії основи.Calculation of building structures on the effects of uneven deformations of the base, while soil subsidence should be carried out taking into account the simultaneous action of permanent, temporary, long-term and short-term loads (a special combination of loads). When calculating structures, their nodes and connections (both in terms of bearing capacity and suitability for normal operation), it is necessary to take into account the most favorable possible deformation actions of the base.

Розподіл напруг в матеріалі конструкції відбувається нерівномірно. Так, в балці, встановленій на дві - опори і працюючої на вигин, верхній пояс має максимальні стискуючі напруги, а нижній - максимальні розтягуючи напруги. До середини перетину ці напруги зменшуються, доходячи до нуля. Враховуючи цю обставину балки роблять двотаврового перетину.The distribution of stresses in the construction material is uneven. Thus, in a beam installed on two supports and working for bending, the upper belt has maximum compressive stresses, and the lower one has maximum tensile stresses. By the middle of the intersection, these voltages decrease, reaching zero. Considering this circumstance, beams are made of I-beam section.

У процесі прояву нерівномірних вертикальних переміщень над будинком спорудою, на його окремих опорних М зо саморегульованих елементах 6 навантаження зростає, але контактний тиск вище граничного вирости не може і, наслідок цього, на цих ділянках йде інтенсивне врізання опорних саморегульованих елементів б у грунт 7 Ме основи, при цьому силове навантаження знову перерозподіляється: на ділянках з великими значеннями і ї- підвищеними переміщеннями опорних саморегульованих елементів б зменшується; на ділянках з меншими значеннями і незначними переміщеннями опорних саморегульованих елементів 6 збільшується. У такий спосіб ме) з5 Здійснюється процес саморегулювання контактних тисків по ребрах 12 опорних саморегульованих елементів 6. «-In the process of manifestation of uneven vertical movements above the building structure, on its individual support M z self-adjusting elements 6, the load increases, but the contact pressure cannot rise above the limit and, as a result, in these areas, there is intensive cutting of the support self-adjusting elements b into the soil 7 Me of the foundation , while the force load is redistributed again: in areas with large values and increased displacements of the supporting self-adjusting elements, b decreases; in areas with smaller values and slight movements of the supporting self-adjusting elements 6 increases. In the following way, the process of self-adjustment of contact pressures along the ribs of 12 supporting self-adjusting elements 6 is carried out.

Усе це дозволяє: згладити на конструкціях нерівномірності деформацій грунтів 7 основи, згладжувати піки концентрацій зусиль у підземних конструкціях і знизити величини зусиль у надземних конструкціях. Причому в остаточному підсумку, коли дія нерівномірних вертикальних переміщень закінчується, всі опорні саморегульовані елементи б фундаменту займають по висотних оцінках новий стійкий стан статичної рівноваги, а розподіл « силового навантаження по будинку, спорудженню каркасного типу і контактних тисків на опорних призматичних 7-2 с ділянках 9 бічних граней 10 тяжіє до початкового стану з урахуванням виправлень на ущільнення грунту і зміна фактичних площ опорних призматичних ділянок 9. ;» При повторному прояві нерівномірних вертикальних переміщень під будинком, споруди каркасного типу, картина роботи окремих опорних саморегульованих елементів 6 повторюється відповідно до конкретної нової схеми перерозподілу навантажень. При цьому з кожним процесом у порожнині 7 процеси саморегулювання, що - вирівнює, можливі доти поки в порожнинах 8 мається вільні від грунту 7 об'єми.All this makes it possible to: smooth out uneven soil deformations on structures of 7 foundations, smooth out peaks of force concentrations in underground structures and reduce force values in above-ground structures. Moreover, in the final result, when the action of uneven vertical movements ends, all supporting self-adjusting elements of the foundation occupy a new stable state of static equilibrium according to height estimates, and the distribution of "power load on the house, frame-type construction and contact pressures on the supporting prismatic 7-2 sections 9 of the side faces 10 tends to the initial state, taking into account the corrections for soil compaction and the change in the actual areas of the supporting prismatic sections 9. ;" In case of repeated occurrence of uneven vertical movements under the house, a frame-type structure, the pattern of operation of individual supporting self-adjusting elements 6 is repeated according to a specific new load redistribution scheme. At the same time, with each process in the cavity 7, the processes of self-regulation, which equalizes, are possible as long as there are 7 volumes free from soil in the cavities 8.

Головна перевага конструкції фундаментів в тому, що вона дозволяє негайно реагувати на деформації о основи і опор, знову включати балки в роботу, не допускаючи небезпечних деформацій надфундаментних -І конструкцій.The main advantage of the construction of the foundations is that it allows you to immediately respond to deformations of the foundations and supports, to include the beams in the work again, preventing dangerous deformations of the supra-foundation-I structures.

Конструкцію доцільно застосовувати для будівель, споруд безкаркасного типу в складних ік інженерно-геологічних умовах, при нерівномірних деформаціях основи, техногенному навантаженні. Ця "М конструкція фундаменту виключає устрій штучних основ, у тому числі паль і т.п., що знижує вартість будівництва. Крім того, скорочуються час будівництва об'єктів, а також в подальшому експлуатаційні витрати.It is advisable to use the structure for buildings, structures of the frameless type in complex and engineering-geological conditions, with uneven deformations of the base, man-made loading. This "M" construction of the foundation excludes the arrangement of artificial foundations, including piles, etc., which reduces the cost of construction. In addition, the construction time of objects is reduced, as well as, in the future, operating costs.

Запропонований фундамент відрізняється високою ефективністю роботи, підвищеною надійністю ов експлуатації будівлі, споруди.The proposed foundation is characterized by high work efficiency, increased reliability in the operation of the building, structure.

Claims

- The formula of the invention in the Foundation of a building, a structure consisting of a flexible plate with supports and a system of cross beams with different stiffness characteristics, which is characterized by the fact that the beams in the longitudinal and transverse directions have a rigid or hinged connection, and in the central part of the beam with are rigidly connected to the supports and at the same time form a core of rigidity.

b5