свайный фундамент

Формула изобретения

1. СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ, включающий ростверк, парные сваи, перекрестные тяги, каждая из которых прикреплена нижним концом к нижней части ствола одной сваи, а верхняя к оголовку другой парной сваи, отличающийся тем, что тяги предварительно напряжены и снабжены упругими компенсаторами, усилия в которых соответствуют усилиям предварительного напряжения тяг для одновременной компенсации напряжений растяжения и сжатия при изменении знака эксцентриситета равнодействующей внешних нагрузок.

2. Фундамент по п.1, отличающийся тем, что компенсаторы выполнены в виде пружин или их пакетов из них.

Описание изобретения к патенту

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.

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).

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.

Недогруженные сваи используются нерационально, так как их несущая способность по грунту и материалу выше чем действующие усилия.

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).

Недостаток прототипа заключается в низкой надежности работы тяг при воздействии на фундамент нагрузок с переменным положением эксцентриситета равнодействующей внешних сил.

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).

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.

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.

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).

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.

На фиг. 1 изображен свайный фундамент, общий вид; на фиг. 2 сечения Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3 схема деформированного фундамента.

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.

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.

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.

Фундамент работает следующим образом. При отсутствии моментной нагрузки фундамент нагружен центрально и дополнительные усилия в тягах 4 и 5 не возникают.

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.

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.

При перемене положения равнодействующей справа налево растягиваться будет уже тяга 4, а в тяге 5 будет происходить разгрузка.

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.

Применение предлагаемого свайного фундамента позволит повысить его несущую способность, уменьшить количество требующихся свай, уменьшить размеры ростверка и ограничить величину крена.

Фундамент может применяться в стесненных условиях строительства когда размеры ростверка в плане ограничены существующими конструкциями.

Фундамент может быть использован при возведении конструкций и установке оборудования, чувствительных к неравномерным деформациям.