фундамент
Классы МПК: | E02D27/34 возводимые в просадочных или сейсмических районах E04H9/02 сейсмостойкие сооружения |
Автор(ы): | Калаев А.И. |
Патентообладатель(и): | Военный инженерно-технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-01-10 публикация патента:
27.05.2001 |
Изобретение относится к области строительства, а именно к обеспечению сейсмостойкости фундаментов сооружений, создаваемых на мягких грунтах. Фундамент включает опорную сплошную жесткую часть, опирающуюся на мягкий грунт. Новым в фундаменте является то, что под опорной частью размещены секции жестких подушек, опирающиеся на грунт и разделенные воздушным промежутком, снабжены симметричными относительно вертикальной оси фундамента пазами, в которые входят выступы, созданные на торцах опорной части и симметрично удаленные от вертикальной оси, проходящей через точки пересечения линии действия нормальной составляющей внешней нагрузки с горизонтальной линией, которая проходит через торцы выступов, и среднюю точку воздушного промежутка. Технический результат изобретения заключается в повышении степени защиты грунтового основания сооружений от образования под подошвой жестких фундаментов, увеличивающихся пластических деформаций основания в условиях сейсмики, в повышении устойчивости и эксплуатационной пригодности сооружений, а также в снижении капитальных и эксплуатационных затрат. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Фундамент, включающий опорную сплошную жесткую часть, опирающуюся на мягкий грунт, отличающийся тем, что под опорной частью размещены секции жестких подушек, опирающиеся на грунт и разделенные воздушным промежутком, снабжены симметричными относительно вертикальной оси фундамента пазами, в которые входят выступы, созданные на торцах опорной части и симметрично удаленные от вертикальной оси, проходящей через точки пересечения линии действия нормальной составляющей внешней нагрузки с горизонтальной линией, проходящей через торцы выступов, и среднюю точку воздушного промежутка.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области строительства, а именно к вопросу обеспечения сейсмостойких фундаментов сооружений, создаваемых на мягких грунтах. Известны конструктивные решения фундаментов по защите сооружений от действия сейсмических нагрузок, возникающих в условиях землетрясения. Они содержат:1) расчетные упругие связи, заменяющие взаимодействия фундамента с грунтом основания по вертикали и горизонту /1/;
2) расчеты ширины жесткой подошвы фундаментов только на вертикальную нагрузку с дополнительной проверкой на опрокидывание под действием момента и сдвиг фундамента по поверхности основания /2, 3/ с уменьшенной шириной подошвы до двух раз. Недостатками этих устройств и расчетов /1, 2, 3/ являются:
1. Учет только упругих связей фундамента с грунтом основания в условиях действия сейсмики. 2. Использование начальных увеличенных размеров подошвы фундамента. 3. Не учитываются фактические параметры прочности и деформации грунтов, служащих основаниями фундаментов в условиях сейсмики. 4. Недостаточная надежность монолитных с жесткой подошвой фундаментов, опирающихся на грунтовое основание в условиях сейсмики. Наиболее близким к заявляемому является жесткий фундамент (рис. 17.9) /2/ с увеличенными размерами подошвы, представляющий одно целое, расположенное на грунте; при действии внешней нагрузки отрывается от поверхности основания на одну треть ширины подошвы и более. Недостатки ближайшего аналога заключаются в следующем:
1) быстрая разрушаемость грунтового основания вследствие образования грунтовых призм выпора, начинающихся под краями подошвы фундамента при его колебаниях при сейсме с амплитудой Ai, частотой i в течение 20-40 с;
2) возникает уменьшенная опорная на грунт площадь фундамента до двух раз /2/;
3) отсутствует защита грунтового основания от возникновения пластических деформаций - смещений грунта, начинающихся под краями подошвы фундамента в плоскости действия момента при сейсме;
4) увеличение капитальных и эксплуатационных затрат при повторяющихся землетрясениях. Задачей изобретения являются:
1. Повышение степени защиты грунтового основания сооружений от образования под подошвой жестких фундаментов увеличивающихся пластических деформаций основания в условиях сейсмики;
2. Повышение устойчивости и эксплуатационной пригодности сооружений;
3. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат. Поставленная задача достигается тем, что предлагается для использования фундамент, обеспечивающий сейсмостойкость зданий при многократном действии сейсмики, который представляет собой:
1) секции жестких подушек, расположенных на поверхности грунтовых оснований и 2) разделенных воздушным промежутком; 3) снабженных симметричными, относительно вертикальной оси фундамента, пазами, 4) в которые входят выступы, созданные на торцах опорной части и 5) симметрично удаленные от вертикальной оси, проходящей через точки пересечения линии действия нормальной составляющей внешней нагрузки с горизонтальной линией, и среднюю точку воздушного промежутка. В результате создания предлагаемого сейсмостойкого фундамента: 1) обеспечивается защита, в условиях действия сейсмики, грунтового основания от образования пластических деформаций под краями жестких подушек от действия внешних нагрузок; 2) моменты от внешних сил у возникающих при сейсме, вызывают в основаниях жестких подушек практически равномерно распределенные нормальные и касательные напряжения; 3) не возникают уменьшения опорной площади жестких подушек от действующих на грунт внешних нагрузок; 4) существенно уменьшаются капитальные и эксплуатационные затраты при повторяющихся землетрясениях. Взаимодействие (работа) сейсмостойкого фундамента заключается в следующем. В период действия землетрясения наряду с вертикальной Ni составляющей внешней нагрузки возникают и горизонтальные сейсмические силы инерции Si, распределенные по высоте сооружения и подвальной стенки фундамента. Горизонтальная составляющая нагрузки вызывает момент Mi = Tihi, hi - плечо силы Ti относительно точки 8 (фиг. 1); силы Ti, вызывающие момент Mi, отмечены двумя черточками. На сейсмостойкий фундамент будут действовать: нормальная сила Ni момент Mi и горизонтальная сила Ti. Из изложенного следует, что:
1) нормальные равномерно распределенные напряжения в грунте (основании) под подошвой жестких подушек (например, для условий плоской задачи)
где h=1 пм; A=1/2(B-b)h;
2) касательные равномерно распределенные напряжения
i =Ti2A; (2)
3) из содержания п. п. 1) и 2) следует, что грунт в основании жестких подушек будет воспринимать практически равномерно распределенные нормальные и касательные напряжения от действия расчетных нагрузок в условиях сейсмики. Новым в заявляемом изобретении является создание опорной на грунт части в виде отдельных жестких опорных подушек, разделенных воздушным промежутком, с симметричными пазами, в которые устанавливаются выступы, созданные на торцах опорной части сейсмостойкого фундамента. Указанная конструкция не выявлена из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень. На фиг. 1 показан фрагмент сейсмостойкого фундамента многократного действия, предназначенного для защиты грунтовых оснований сооружений от развития пластических деформаций, начинающихся под краями подошвы сплошных жестких, представляющих одно целое, фундаментов в условиях действия сейсмики. Сейсмостойкий фундамент состоит из секций жестких подушек 1, расположенных на грунтовом основании 2 и разделенных по горизонту воздушным промежутком 3 между подушками 1, снабженных симметричными пазами 4, в которых расположены выступы 5, созданные на торцах опорной части 6, при этом точка 7 пересечения линии действия нормальной Ni составляющей внешней нагрузки с горизонтальной линией, проходящей через торцы выступов 5, и средняя точка 8 воздушного промежутка 3 находятся на одной вертикали, перпендикулярной к поверхности основания. Фундамент работает следующим образом. Действие сейсмики вызывает колебания основания, фундамента сооружения. Наряду с вертикальной Ni составляющей нагрузки возникают и горизонтальные силы Ti. На сейсмостойкий фундамент будут действовать: нормальные силы Ni, момент Mi, горизонтальные силы Ti. При этом под подошвой жестких подушек (фиг. 1) будут возникать практически равномерно распределенные нормальные и касательные напряжения от действия расчетных нагрузок. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". ЛИТЕРАТУРА
1. Елисеев О.Н., Уздин А.М. Сейсмостойкое строительство, ч. 1. С. -Петербург, 1997. 2. Ухов С.Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. Изд.АСБ.: Москва, 1994. 3. СНиП 2.02.01-83. Изд. Москва, 1983.
Класс E02D27/34 возводимые в просадочных или сейсмических районах
Класс E04H9/02 сейсмостойкие сооружения
сейсмостойкое здание - патент 2526940 (27.08.2014) | |
комплексная система сейсмозащиты здания или сооружения - патент 2512054 (10.04.2014) | |
сейсмостойкое здание - патент 2507344 (20.02.2014) | |
демпфирующее устройство - патент 2494205 (27.09.2013) | |
трехшарнирная рама для сейсмостойкого строительства - патент 2490405 (20.08.2013) | |
здание - патент 2484220 (10.06.2013) | |
многоэтажный панельный дом повышенной стойкости к ударным и сейсмическим воздействиям - патент 2479702 (20.04.2013) | |
компенсатор - патент 2478846 (10.04.2013) | |
способ регулирования сейсмической нагрузки на здания и сооружения - патент 2456421 (20.07.2012) | |
способ повышения надежности и безопасности зданий - патент 2455440 (10.07.2012) |