Свайный фундамент

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусский научно-исследовательский институт по строительству Министерства строительства и архитектуры Республики Беларусь(73) Патентообладатель Белорусский научно-исследовательский институт по строительству Министерства строительства и архитектуры Республики Беларусь(57) 1. Свайный фундамент, включающий ростверк с кустом вертикальных и наклонных свай, причем свободный конец каждой сваи расположен на боковой поверхности или в вершине конуса, а последняя обращена в сторону, противоположную ростверку, отличающийся тем, что сваи в кусте расположены пучками, в каждом из которых свободный конец каждой сваи расположен на боковой поверхности или в вершине отдельного для каждого пучка конуса. 1852 1 Фиг.1 2. Свайный фундамент по п.1, отличающийся тем, что ось пучка свай совпадает с осью конуса, на боковой поверхности или в вершине которого расположен свободный конец каждой сваи этого пучка. 3. Свайный фундамент по пп.1-2, отличающийся тем, что наклонная свая расположена под углом к вертикали, составляющим 0,5-1,0 угла внутреннего трения грунта в уровне свободного конца этой сваи. 4. Свайный фундамент по пп.1-3, отличающийся тем, что угол при вершине конуса каждого пучка свай меньше прямого угла на 1,0-1,5 угла внутреннего трения грунта в уровне свободного конца сваи, расположенного на оси конуса или менее удаленного от нее.(56) Кравцов В.Н., Уткина Г.В. Конструкции свай и свайных фундаментов для намывных оснований. Основания и фундаменты// Сб. научн. тр. - Минск ИСиА, 1983. - С. 84-86, рис. 2. Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может использоваться в качестве свайного фундамента зданий и сооружений различного назначения при воздействии на него наклонных (комбинированных) нагрузок и возводимых преимущественно на двухслойных основаниях со слабым подстилающим слоем. Известен свайный фундамент, включающий ростверк и вертикальные сваи, выполненные с убыванием глубины их погружения от центра к краям ростверка. Такой фундамент позволяет распределить нагрузку в верхнем слое основания за счет снижения напряжений на кровлю слабого слоя до требуемых значений (прототип). Однако данный фундамент недостаточно надежен при воздействии на него наклонных комбинированных нагрузок. Предлагаемое изобретение решает задачу повышения несущей способности и надежности двухслойных оснований свайных фундаментов при воздействии на них наклонных нагрузок. Поставленная задача решена тем, что в свайном фундаменте, включающем ростверк с кустом вертикальных и наклонных свай, причем свободный конец каждой сваи расположен на боковой поверхности или в вершине конуса, а последняя обращена в сторону, противоположную ростверку, сваи в кусте расположены пучками. В каждом пучке свободный конец каждой сваи расположен на боковой поверхности или в вершине отдельного для каждого пучка конуса. Ось пучка свай совпадает с осью конуса, на боковой поверхности или в вершине которого расположены свободный конец каждой сваи этого пучка. Наклонная свая расположена под углом к вертикали, составляющим 0,5-,0 угла внутреннего трения грунта в уровне свободного конца этой сваи, а угол при вершине конуса каждого пучка свай меньше прямого угла на 1,0-1,5 угла внутреннего трения грунта в уровне свободного конца сваи, расположенного на оси конуса или менее удаленного от нее. Конусное расположение нижних торцов свай в кусте и применение наклонных свай значительно увеличивают опорную площадь фундамента и как следствие его надежность и несущую способность, снижают размеры свай, ростверка, а также расход бетона и арматуры за счет уменьшения шага свай, изгибающих моментов и эксцентриситета приложения нагрузки. Кроме того, конусное расположение торцов свай позволяет равномерно распределить нагрузку по глубине верхнего слоя и тем самым избежать недопустимой концентрации напряжений на кровле слабого подстилающего слоя и необходимости его прорезки. Для определения оптимальных угла наклона свай и угла сбега граней конуса выполнены модельные испытания свайного фундамента. Модель куста в масштабе 120 с наклонными крайними сваями (0-50) и конусным расположением свай в кусте (с углом сгиба граней 0-80) испытывалась в грунтовом лотке БелНИИС ступенчато-прикладываемой статической наклонной нагрузкой Ф с фиксацией осадки . Использовался песок средний (0,055 0,18 1,6 г/см 3 3) и суглинок (1,6 г/см 3, 0) по методике ГОСТ 5686-78. Результаты исследований приведены в табл.1,2. Учитывая основные положения теории предельного равновесия, известные из механики грунтов и результаты исследований (см. табл.1 и 2), можно сделать вывод, что оптимальные углы наклона свай и граней сбега конуса торцов сваи должны находиться в пределах 0,5 0,51,5. Таблица 1 Характер влияния угла наклона свайна их несущую способность Ф Относительная осадка фундамента Ф/ при угле наклона свай, град 10 15 20 25 30 14 16,15 17,25 17,5 17,2 Характер влияния угла наклона граней конуса свайна их несущую способность Ф 0 28 Относительная осадка фундамента Ф/ при угле наклона, град 20 30 40 50 60 70 31 33 35 32 30 28 На фиг.1,2 изображены варианты выполнения заявляемого свайного фундамента (вид сбоку). Свайный фундамент (фиг.1,2) включает ростверк 1 и вертикальные сваи 2 любого поперечного и продольного сечений, выполненные с убывающей глубиной погружения, а также наклонные под углом к вертикали 0,5 сваи 3. Сваи 2 и 3 или группы свай размещены в кусте конусно со сбегом граней из любых произвольно выбранных вершин под углом -1,5 (где- угол внутреннего трения природного грунта в уровне торцов свай). Свайный фундамент изготавливается следующим образом. Производится планировка строительной площадки до отметки низа ростверка 1. Затем, начиная от центра к краям любым из известных способов, устраиваются забивные или набивные сваи 2-3 до отметок указанных в проекте. После изготовления свайного куста устанавливается опалубка и производится бетонирование ростверка. Наклонное и конусное расположение свай в кусте позволяют распределить всю нагрузку по глубине фундамента в пределах верхнего слоя, увеличить надежность и несущую способность фундамента на восприятие наклонных и комбинированных нагрузок, уменьшить шаг, длину свай и размеры ростверка с одновременным увеличением площади передачи нагрузки на основание. Свайный фундамент может также использоваться в однородных основаниях. В этом случае его применение дает положительный эффект за счет снижения материалоемкости и стоимости до 30 в результате уменьшения шага, длины свай и размеров ростверка. Заказ 1918 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.