RU2630326C1

RU2630326C1 - Seismic-resistant pile foundation

Info

Publication number: RU2630326C1
Application number: RU2016111580A
Authority: RU
Inventors: Николай Евгеньевич Носов
Original assignee: Николай Евгеньевич Носов
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-09-07

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: seismic-resistant pile foundation includes a group of piles, a reinforced concrete grillage rigidly connected to the piles. The reinforced concrete foundation block is installed on reinforced concrete grillage, which is rigidly connected to the reinforced concrete grillage by means of connection bars made in the central part of the grillage and with the structures of the building at the mating points. Wherein outside the rigid connection, between the reinforced concrete grillage and the reinforced concrete foundation block, a waterproof material is installed.

EFFECT: improving the seismic resistance of a building due to excluding transmission of plucking forces on the piles, excluding the possibility of shearing and tilting of the building under the seismic impact.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении сейсмостойких свайных фундаментов зданий и сооружений в сейсмических районах с интенсивностью землетрясений 7-9 баллов в любых грунтовых условиях.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of earthquake-resistant pile foundations of buildings and structures in seismic areas with an earthquake intensity of 7-9 points in any soil conditions.

Известна конструкция свайного фундамента, состоящая из свай с железобетонными оголовками, промежуточной подушки из сыпучих материалов (щебня, гравия, песка крупного и средней крупности) толщиной 40...60 см, расположенной выше железобетонных оголовков, железобетонного фундаментного блока, расположенного на промежуточной подушке (Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980. С.92; Рекомендации по проектированию свайных фундаментов с промежуточной подушкой для зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах. Издательство ЦК КП Молдавии, Кишинев, 1974). Недостатком данной конструкции является невозможность применения при определенных грунтовых условиях (СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 / Минрегион России. - М.: Минрегион России, 2011. С.62). При сейсмических воздействиях возможны сдвиг или опрокидывание здания.A known construction of a pile foundation, consisting of piles with reinforced concrete heads, an intermediate pillow of bulk materials (crushed stone, gravel, sand of large and medium size) with a thickness of 40 ... 60 cm located above the reinforced concrete heads, a reinforced concrete foundation block located on an intermediate pillow ( Guidance on the design of pile foundations / NIIOSP named after NM Gersevanov Gosstroy of the USSR - M .: Stroyizdat, 1980. P.92; Recommendations on the design of pile foundations with an intermediate cushion for buildings and floor geniuses erected in seismic regions (Publishing House of the Central Committee of the Communist Party of Moldova, Chisinau, 1974). The disadvantage of this design is the impossibility of use under certain soil conditions (SP 24.13330.2011. Pile foundations. Updated version of SNiP 2.02.03-85 / Ministry of Regional Development of Russia. - M .: Ministry of Regional Development of Russia, 2011. P.62). Under seismic impacts, a building may shift or tip over.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции фундамента является выбранный в качестве прототипа свайный фундамент, состоящий из группы свай, железобетонного ростверка, жестко соединенного с головами свай снизу и сверху с конструкциями здания во всех местах сопряжения (Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980. С.56). Ограничения по грунтовым условиям у данной конструкции отсутствуют. Такая конструкция фундамента имеет следующий недостаток. При сейсмических колебаниях здания на свайный фундамент передаются знакопеременные вертикальные нагрузки, которые могут превосходить несущую способность сваи на выдергивающую нагрузку, что значительно снижает сейсмостойкость здания в целом.The closest in technical essence to the claimed foundation design is the pile foundation selected as a prototype, consisting of a group of piles, a reinforced concrete grillage rigidly connected to the pile heads from below and above with building structures in all places of interfacing (Guidance on the design of pile foundations / NIIOSP them. N.M. Gersevanova of the Gosstroy of the USSR.- M .: Stroyizdat, 1980. P.56). There are no restrictions on soil conditions in this design. This foundation design has the following disadvantage. With seismic vibrations of the building, alternating vertical loads are transferred to the pile foundation, which can exceed the bearing capacity of the pile for pulling load, which significantly reduces the seismic resistance of the building as a whole.

Технический результат изобретения заключается в повышении сейсмостойкости здания за счет исключения передачи на сваи выдергивающих усилий, исключения возможности сдвига и опрокидывания здания при сейсмическом воздействии. The technical result of the invention is to increase the earthquake resistance of the building by eliminating the transfer of pulling forces to the piles, eliminating the possibility of shear and tipping of the building under seismic effects.

Технический результат обеспечивается за счет того, что сейсмостойкий свайный фундамент, включающий группу свай, железобетонный ростверк, жестко соединенный со сваями, дополнительно снабжен железобетонным фундаментным блоком, жестко соединенным с железобетонным ростверком с помощью арматурных выпусков, выполненных в центральной части ростверка, и с конструкциями здания во всех местах сопряжения, при этом за пределами жесткого соединения между железобетонным ростверком и железобетонным фундаментным блоком установлен водостойкий материал.The technical result is ensured by the fact that the earthquake-resistant pile foundation, including a group of piles, reinforced concrete grillage rigidly connected to piles, is additionally equipped with a reinforced concrete foundation block, rigidly connected to reinforced concrete grillage using reinforcing outlets made in the central part of the grillage, and with building structures in all places of interfacing, while outside the rigid connection between the reinforced concrete grillage and the reinforced concrete foundation block, a waterproof ma Methods and material.

При свободном опирании железобетонного фундаментного блока на железобетонный ростверк возникает реакция опоры на сжатие, при действии нагрузки противоположного направления реакция опоры на растяжение не возникает, так как на этом участке нет связей, воспринимающих растяжение между железобетонным ростверком и железобетонным фундаментным блоком. В центральной части фундамента, как правило, действуют только сжимающие усилия. В отдельных случаях согласно расчету, при наличии выдергивающих сил в сваях центральной части фундамента, необходимо предусмотреть соответствующие объемно-планировочные или конструктивные мероприятия для смещения растягивающей силы за пределы центральной части фундамента в места свободного опирания железобетонного фундаментного блока. Таким образом, на железобетонный ростверк со сваями при сейсмическом воздействии передаются только сжимающие нагрузки, поэтому выдергивающие усилия в сваях не возникают. Жесткое сопряжение железобетонного фундаментного блока с железобетонным ростверком в центральной части через арматурные выпуски не позволит зданию сдвинуться или опрокинутся при землетрясении, так как все действующие усилия будут восприниматься арматурными выпусками и железобетонным ростверком при их конструировании в соответствии с расчетом. When the reinforced concrete foundation block is freely supported on the reinforced concrete grillage, the reaction of support in compression occurs, under the action of a load of the opposite direction, the reaction of support in tension does not occur, since there are no bonds perceiving tension between the reinforced concrete grillage and the reinforced concrete foundation block. In the central part of the foundation, as a rule, only compressive forces act. In some cases, according to the calculation, in the presence of pulling forces in the piles of the central part of the foundation, it is necessary to provide appropriate space-planning or structural measures to displace the tensile force outside the central part of the foundation to the places of free support of the reinforced concrete foundation block. Thus, only compressive loads are transferred to reinforced concrete grillage with piles during seismic action, so pulling forces in piles do not arise. Rigid coupling of the reinforced concrete foundation block with the reinforced concrete grillage in the central part through the reinforcement outlets will not allow the building to move or topple over during an earthquake, since all the acting forces will be perceived by the reinforced outlets and the reinforced concrete grillage when they are designed in accordance with the calculation.

На фиг. 1 изображен железобетонный ростверк со сваями; на фиг. 2 изображена схема укладки водостойкого материала на железобетонный ростверк; на фиг. 3 изображен железобетонный ростверк с железобетонным фундаментным блоком; на фиг. 4 изображено сечение 1-1; на фиг. 5 изображено сечение 2-2.In FIG. 1 shows a reinforced concrete grillage with piles; in FIG. 2 shows a diagram of laying waterproof material on a reinforced concrete grillage; in FIG. 3 shows a reinforced concrete grillage with a reinforced concrete foundation block; in FIG. 4 shows a section 1-1; in FIG. 5 shows a section 2-2.

Сейсмостойкий свайный фундамент (фиг.1-5) состоит из свай 1, головы которых жестко сопряжены с железобетонным ростверком 2. На железобетонном ростверке 2 расположен железобетонный фундаментный блок 3, который может иметь любую конфигурацию – ленточный, столбчатый (с обвязочными балками) и т.п. В центральной части железобетонный фундаментный блок 3 жестко связан с железобетонным ростверком 2 через арматурные выпуски 4. За пределами центральной части железобетонный фундаментный блок 3 свободно (без арматурных выпусков 4) опирается на железобетонный ростверк 2, где между ними установлен водостойкий материал 5 (рубероид, полиэтилен и пр.). Конструкции здания жестко соединяются с железобетонным фундаментным блоком 3 во всех местах сопряжения.The earthquake-resistant pile foundation (Figs. 1-5) consists of piles 1, the heads of which are rigidly coupled to a reinforced concrete grill 2. On a reinforced concrete grill 2 there is a reinforced concrete foundation block 3, which can have any configuration - tape, columnar (with strapping beams) and t .P. In the central part, the reinforced concrete foundation block 3 is rigidly connected to the reinforced concrete grill 2 through reinforcement outlets 4. Outside the central part, the reinforced concrete foundation block 3 is freely (without reinforcing outlets 4) supported on reinforced concrete grill 2, where waterproof material 5 is installed between them (roofing material, polyethylene etc.). The building structures are rigidly connected to the reinforced concrete foundation block 3 in all places of interfacing.

При сейсмическом воздействии интенсивностью 7-9 баллов под подошвой железобетонного фундаментного блока 3 действуют знакопеременные вертикальные усилия, направленные вниз и вверх, вызывающие соответственно сжатие и отрыв подошвы железобетонного фундаментного блока 3. Усилия, направленные вниз, передаются на железобетонный ростверк 2 со сваями 1, а усилия, направленные вверх, не передаются, так как они действуют в местах свободного опирания железобетонного фундаментного блока 3 и для их передачи отсутствуют связи, воспринимающие растяжение. Расчеты пространственных моделей зданий показывают, что центральная часть фундамента является полностью сжатой даже при сейсмическом воздействии в 9 баллов, что позволяет разместить в этом месте связи, передающие растяжение – арматурные выпуски 4. В отдельных случаях при наличии по расчету растягивающих сил в центральной части фундамента необходимо предусмотреть соответствующие объемно-планировочные или конструктивные мероприятия (увеличение ширины, длинны здания; устройство контрфорсов) для смещения растягивающих сил в места свободного опирания железобетонного фундаментного блока 3. В центральной части железобетонный ростверк 2 жестко связан с железобетонным фундаментным блоком 3 через арматурные выпуски 4, что обеспечивает полную устойчивость здания на сдвиг и опрокидывание от действия сейсмических нагрузок, при конструировании в соответствии с расчетом и действующими нормами. За счет жесткого сопряжения в центральной части железобетонного фундаментного блока 3 с железобетонным ростверком 2 величины деформаций во всех местах опирания будут не значительными. В местах свободного опирания железобетонного фундаментного блока 3 на железобетонный ростверк 2 устанавливается водостойкий материал 5 (рубероид, полиэтилен и пр.) для предотвращения возможного отслоения защитных слоев бетона при сейсмическом воздействии вследствие изменения направления действия усилий.Under seismic impact with an intensity of 7–9 points, alternating vertical forces directed down and up act under the sole of the reinforced concrete foundation block 3, causing respectively compression and separation of the sole of the reinforced concrete foundation block 3. Downward forces are transmitted to the reinforced concrete grillage 2 with piles 1, and upward forces are not transmitted, since they act in places of free support of the reinforced concrete foundation block 3 and there are no tensile bonds for their transmission nie. Calculations of spatial models of buildings show that the central part of the foundation is completely compressed even with a seismic effect of 9 points, which makes it possible to place ties transmitting tension — reinforcing outlets 4 in this place. In some cases, if tensile forces are calculated in the central part of the foundation, to provide for appropriate space-planning or structural measures (increasing the width, length of the building; arrangement of buttresses) to displace the tensile forces to the places of freedom bottom support of the reinforced concrete foundation block 3. In the central part, the reinforced concrete grillage 2 is rigidly connected to the reinforced concrete foundation block 3 through reinforcement outlets 4, which ensures the building's full shear and tipping stability from the action of seismic loads, when designed in accordance with the calculation and current standards. Due to the tight coupling in the central part of the reinforced concrete foundation block 3 with the reinforced concrete grillage 2, the values of deformations at all bearing points will not be significant. In places of free support of the reinforced concrete foundation block 3, a waterproof material 5 (roofing material, polyethylene, etc.) is installed on the reinforced concrete grill 2 to prevent possible detachment of the protective layers of concrete under seismic effects due to a change in the direction of action of the forces.

Claims

An earthquake-resistant pile foundation, including a group of piles, a reinforced concrete grillage rigidly connected to piles, characterized in that a reinforced concrete foundation block is mounted on a reinforced concrete grillage, which is rigidly connected to a reinforced concrete grillage using reinforcement outlets made in the central part of the grillage, and with building structures in places of interfacing, while outside the rigid connection between the reinforced concrete grillage and the reinforced concrete foundation block, a waterproof material is installed.