одноэтажный холодильник с камерами, возводимый на пучинистом грунтовом основании

Формула изобретения

Одноэтажный холодильник с камерами, имеющими отрицательные температуры, включающий наружные и внутренние стены, перегородки, колонны, балки и плиты покрытия, фундаменты и пол, отличающийся тем, что фундаменты под стены, колонны и пол размещены на песчаной подсыпке из мелкосреднезернистого песка толщиной не менее 1,5 м и влажностью не менее 8%, которая выполнена по геотекстильному полотну, уложенному на пучинистый грунт, наружные и внутренние стены имеют монолитные железобетонные пояса на уровне низа плит покрытия с арматурой из металлических стержней с площадью сечения, определяемой по формуле



где f - прогиб или выгиб участка стен в мм, определяемый по формуле



[EJ] - изгибная жесткость наружных или внутренних стен, кН/м²;

R_а - расчетное сопротивление арматуры поясов и ленточных фундаментов, в кН/м²;

L - расстояние между колоннами, м;

Н - расстояние между центрами тяжести растянутой арматуры ленточного фундамента и железобетонного пояса, м;

h_п - величина морозного пучения грунтов основания, мм,

примыкающие к зданию холодильника рампа, помещения для машинных и аппаратных отделений холодильных установок, бытовые помещения выполнены с устройством проветриваемого техподполья и отделены от него деформационными швами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству одноэтажных холодильников, имеющих камеры с внутренними отрицательными температурами, предназначенных для хранения скоропортящихся продуктов, размещаемых на пучинистых грунтах.

Известные холодильники, размещенные на пучинистых грунтах, не допускают промораживание основания, что достигается устройством проветриваемых подполий, например типовые проекты холодильников 701-4-152.12.88 емкостью 50 т, 701-4-153.12.88 емкостью на 100 т или теплоизоляцией и обогревающими устройствами, расположенными в полах, например типовой проект 701-4-139.86 емкостью 400 т и типовой проект 701-04-170.89 емкостью на 10000 т.

Холодильники с проветриваемыми подпольями достаточно надежны, однако требуют дополнительного цокольного перекрытия с теплоизоляцией, а бетоны, применяемые в перекрытии, должны отвечать повышенным требованиям по морозостойкости и плотности, кроме того, холодильники с проветриваемым техподпольем ограничены размерами в плане, вызванными невозможностью отвода холода при больших размерах в плане камер. Холодильники с теплоизоляцией и обогревающими устройствами (электрообогрев, обогрев незамерзающей жидкостью, воздушный обогрев и др. ), расположенными в полах, дороги и трудоемки в устройстве, ненадежны и дороги в эксплуатации.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является одноэтажный холодильник с камерами, имеющими отрицательные температуры, включающий наружные и внутренние стены, перегородки, колонны, балки и плиты покрытия, фундаменты и пол (а.с. SU 516803 A, 17.05.1977, E 04 H 5/10). Для предотвращения ограждающих и несущих элементов холодильника, размещенного на подстилаемых непучинистыми грунтами пучинистых грунтах при их пучении ростверки свайных фундаментов размещены над полом с зазорами, заполняемыми под подошвой ростверков и ограждающими элементами теплоизоляционным материалом, а по периметру холодильника выполнена теплоизоляционная отсыпка. По периметру свай выполняются деформационные швы, заполняемые битумной мастикой, боковые поверхности свай от нижней границы зоны пучения грунтов до подошв ростверков покрываются высокомолекулярным соединением - полимерной пленкой из эпоксидополиэфирного компаунда К-ПП (компаунд против пучения), снижающей касательные силы морозного пучения. Талые грунты замораживаются в процессе эксплуатации. Через несколько лет эксплуатации холодильника мерзлая толща грунта будет служить искусственно созданным аккумулятором холода. Полы устраиваются равномерно деформируемыми в допускаемых пределах до 15 см, по наружному периметру холодильника, для уменьшения теплопритоков, производится теплоизоляционная отсыпка из керамзитового гравия.

Основным недостатком указанного холодильника является применение достаточно длинных свай (более 10 м), трудоемкость устройства противопучинных мероприятий и уменьшение площади камер за счет выступающих над полом ростверков.

Технический результат изобретения состоит в уменьшении трудоемкости устройства противопучинных мероприятий и уменьшении площади камер за счет выступающих над полом растверков.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в одноэтажном холодильнике с камерами, имеющими отрицательные температуры, включающий наружные и внутренние стены, перегородки, колонны, балки и плиты покрытия, фундаменты и пол, согласно изобретению фундаменты под стены, колонны и пол размещены на песчаной подсыпке из мелкосреднезернистого песка толщиной не менее 1,5 м и влажностью не менее 8%, которая выполнена по геотекстильному полотну, уложенному на пучинистый грунт, наружные и внутренние стены имеют монолитные железобетонные пояса на уровне низа плит покрытия с арматурой из металлических стержней с площадью сечения, определяемой по формуле



где f - прогиб или выгиб участка стен в мм, определяемый по формуле



[EJ] - изгибная жесткость наружных или внутренних стен, кНм² ;

R_а - расчетное сопротивление арматуры поясов и ленточных фундаментов, кН/м²;

L - расстояние между колоннами, м;

Н - расстояние между центрами тяжести растянутой арматуры ленточного фундамента и железобетонного пояса, м;

h_п - величина морозного пучения грунтов основания, мм,

примыкающие к зданию холодильника рампа, помещения для машинных и аппаратных отделений холодильных установок, бытовые помещения выполнены с устройством проветриваемого техподполья и отделены от него деформационными швами.

Изобретение поясняется графически, где:

на фиг.1 схематически изображен предложенный холодильник;

на фиг.2 - узел I.

Ограждающие элементы: стены 1, перегородки - 2, плиты покрытия - 3 с теплоизоляцией - 4 и несущие элементы-балки покрытия - 5, колонны - 6, ленточные фундаменты - 7, фундаменты под колонны - 8, монолитные железобетонные пояса - 9. Чистый пол - 10 устраивается по армированной бетонной подготовке - 12, разделенной температурными швами, которая расположена на уплотненной песчаной подсыпке - 15 из мелкосреднезернистого песка влажностью не менее 8% и толщиной не менее 1,5 м. Помещение холодильника - 16 отделено от рампы - 14 деформационным швом - 21. По поверхности пучинистого грунта основания - 19 укладывается геотекстильное полотно - 17, например "Дорнит", которое обрамляет поверхность откосов вокруг здания, и по нему в откосах укладывают растительный грунт - 20.

Одноэтажный холодильник с камерами, имеющими отрицательные температуры, состоит из наружных и внутренних стен 1, перегородок 2, колонны 6, балки и плиты покрытия 3, фундаменты 7, 8 и пол 10. Фундаменты 7, 8 под стены 1, колонны 6 и пол 10 размещены на песчаной подсыпке 15 из мелкосреднезернистого песка толщиной менее 1,5 м и влажностью не менее 8%, которая выполнена по геотекстильному полотну 17, например "Дорнит", которое укладывается по поверхности пучинистого грунта основания и которое обрамляет поверхность откосов вокруг здания, и по нему в откосах укладывают растительный грунт - 20. Наружные и внутренние стены 1 имеют монолитные железобетонные пояса 9 на уровне низа плит покрытия 3 с арматурой из металлических стержней с площадью сечения, определяемой по формуле



где f - прогиб или выгиб участка стен, мм, определяемый по формуле



[EJ] - изгибная жесткость наружных или внутренних стен, кНм²;

R_а - расчетное сопротивление арматуры поясов и ленточных фундаментов, кН/м²;

L - расстояние между колоннами, м;

H - расстояние между центрами тяжести растянутой арматуры ленточного фундамента и железобетонного пояса, м;

h_п - величина морозного пучения грунтов основания, мм.

Примыкающие к зданию холодильника 16 рампа 14, помещения для машинных и аппаратных отделений холодильных установок, бытовые помещения выполнены с устройством проветриваемого техподполья и отделены от него деформационными швами 21. Ограждающие элементы: стены 1, перегородки - 2, плиты покрытия - 3 с теплоизоляцией - 4 и несущие элементы - балки покрытия - 5, колонны - 6, ленточные фундаменты - 7, фундаменты под колонны - 8, монолитные железобетонные пояса - 9. Чистый пол - 10 устраивается по армированной бетонной подготовке - 12, разделенной температурными швами, которая расположена на уплотненной песчаной подсыпке - 15 из мелкосреднезернистого песка влажностью не менее 8% и толщиной не менее 1,5 м. Помещение холодильника - 16 отделено от рампы - 14 деформационным швом - 21. По поверхности пучинистого грунта основания - 19 укладывается геотекстильное полотно - 17, например "Дорнит", которое обрамляет поверхность откосов вокруг здания и по нему в отсеках укладывают растительный грунт - 20.

При эксплуатации холодильника в нем устанавливаются заданные отрицательные температуры. Талая подсыпка из непучинистого песка промораживается и превращается совместно с армированным полом и фундаментами в единую монолитную плиту с модулем упругости, близкой к бетону [1]: 1,110⁷ кНм².

Талые грунты основания, отдавая свое тепло, промораживаются и выпучиваются, происходит поднятие монолитной плиты (из песчаной подсыпки с фундаментами и полом) и здания. Максимальная величина морозного пучения основания принимается не более 0,15 м и при необходимости регулируется за счет увеличения подсыпки или утепления пола.

При отключении холодильных камер на длительный срок (капремонт) происходит оттаивание песчаной подсыпки и мерзлого грунта под ним, а геотекстильное полотно, например из "Дорнита", за счет восприятия горизонтальных сдвигающих напряжений в грунте обеспечивает плавную осадку оттаявшего грунта, дренируя излишнюю влагу в песчаную подсыпку.

Пример

В качестве примера взят одноэтажный холодильник по т.п. 701-04-170.89*. Высота наружной стены от пола до низа плит покрытия составляет 7,5 м. Наружная стена выполнена из кирпича марки М-100, уложенного на растворе М-50 толщиной 250 мм с модулем деформации кладки E_к = 1,5 10⁶ кН/м², с моментом инерции относительно нейтральной оси по высоте стены J_к, м⁴, определяемой по формуле



[E_k J_к] = 1,5 10⁶ 8,1 = 1,22 10⁷ кНм². (4)

Монолитные пояса вверху и внизу имеют сечение 250 х 200 (h), мм из бетона класса B15 с модулем упругости E_б = 2,3 10⁷ кН/м²; момент инерции поясов, J_п, м⁴ относительно нейтральной оси равны

J_п = 2 ((вh³/12) + F a²) = 2 ((0,25 0,2³)/12 + 0,25 0,2 3,8²) = 1,444 м⁴, (5)

изгибная жесткость двух поясов

[E_б J_п] = 2,3 10⁷ 1,444 = 3,32 10⁷ кНм², (6)

общая изгибная жесткость сечения стены с поясами составит

[E_k J_к] + 2 [E_б J_п] = 1,22 10⁷ + 3,32 10⁷ = 4,54 10⁷ кНм².

По формуле (2) определяем прогиб или выгиб наружной стены, а при величине морозного пучения здания холодильника, равной h_п = 150 мм:



По формуле (1) определяем площади сечения растянутой арматуры в поясах при H = 7,6 м, расстоянии между колоннами L = 6 м и расчетном сопротивлении арматуры A - II класса 2,85 10⁵ кН/м²



или F_а = 5,8 см². Принимаем 4 Ф 14 А-II F_а = 6,16 см² > 5,8 см².

Прочность поясов обеспечена.

Неравномерные деформации основания при морозном пучении грунтов и при их оттаивании воспринимаются каркасом здания, фундаментными балками и монолитными железобетонными поясами, обеспечивая устойчивость и прочность здания.

Таким образом изобретением устраняется необходимость устройства свайных фундаментов и трудоемких противопучинных мероприятий, улучшаются условия складирования продуктов в камерах за счет исключения выступающих над полом ростверков.

Предлагаемая конструкция одноэтажного холодильника разработана с учетом накопленного опыта эксплуатации в течение 6-10 лет одноэтажных зданий хозпостроек, сблокированных с гаражами в р.ц. Азово Омской обл., построенных на пучинистых грунтовых основаниях с мелкозаглубленными фундаментами [5].

ЛИТЕРАТУРА

1. Одноэтажные холодильники с проветриваемым техподпольем емкостью на 50 т (типовой проект 701-4-152.12.88) и на 100 т (типовой проект 701-4-153.12.88).

2. Одноэтажные холодильники с теплоизоляцией пола по грунту емкостью 400 т (типовой проект 701-4-139.86) и емкостью 10000 т (типовой проект 701-4-170.89).

3. Н.А. Цытович. Механика мерзлых грунтов. - М.: Высш. шк., 1973.

4. Авторское свидетельство на изобретение 516803 "Холодильник с камерами" БИ 21 от 05.06.1976 г.

5. Р.Ш. Абжалимов. К расчету малоэтажных зданий на мелкозаглубленных фундаментах на пучинистых грунтах. - Транспортное строительство, 2001, 3.