Здание с плитным или плитно-свайным фундаментом
Полезная модель относится к области строительства, и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий с неравномерными осадками фундаментов, превышающими допустимые. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и обеспечении возможности уменьшения неравномерных осадок многоэтажного здания на всех стадиях строительства. Здание с плитным или плитно-свайным фундаментом, включает многоэтажный каркас с элементами жесткости, распределенными в соответствии с расчетным напряженно-деформированным состоянием здания, и фундамент, при этом в зоне меньших расчетных осадок фундамента выполняются дополнительные элементы жесткости по высоте здания.
Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям многоэтажных зданий и может быть использована при строительстве зданий, неравномерные осадки фундаментов которых близки или превышают предельно допустимые.
Известна конструкция здания или сооружения на слабых и неравномерно сжимаемых грунтах, заключающаяся во введении в основную конструктивную схему дополнительных элементов жесткости в виде свай /см. Патент РФ N 2037604, кл. E02D 27/08, опубл. 1995 г.).
Дополнительные элементы жесткости выполняют задавливанием свай через отверстия в центре фундаментной плиты. Сваи задавливают с использованием домкрата до заданного сопротивления грунта. Домкрат устанавливают в пробитой в стене нише. В местах пробивки ниш в стенах при их строительстве устанавливают вкладыши или заполняют малопрочным материалом с возможностью последующего их извлечения или разрушения. Домкрат фиксируют посредством тяг к монтажным петлям, предварительно установленным в фундаментной плите. После задавливания последней секции свай в фундаментную плиту домкрат демонтируют.
Недостатком известной конструкции является то, что воздействие на здание осуществляют после того, как оно получило недопустимые осадки, повреждения и частично утратило свои эксплуатационные качества. К тому же описанный способ является достаточно трудоемким и приводит к неоправданному завышению себестоимости строительства, т.к. не учитывает совместной пространственной работы здания и основания.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является конструкция здания с плитным или плитно-свайным фундаментом, включающая каркас и фундамент с элементами жесткости, распределенными в соответствии с расчетным напряженно-деформированным состоянием здания. При строительстве здания обеспечивают снижение уровня неравномерных осадок, заключающийся в одновременном или раздельном воздействии на грунт, фундамент и конструкции здания. Воздействие на грунт для его упрочнения осуществляют путем инъекции упрочняющего раствора или введения в грунт армирующих элементов в пределах центральной части здания, а его разупрочнение осуществляют путем инъецирования разупрочняющего раствора или выполнения узкой прорези, либо выполнения рядов скважин в грунте в пределах периферийной части здания. Процессы упрочнения в центральной зоне и разупрочнения в периферийной производятся одновременно. Воздействие на фундамент осуществляют путем увеличения его изгибной жесткости с максимумом в центральной и минимумом в периферийной зоне фундаментной плиты. Увеличение изгибной жесткости осуществляют путем введения ребер переменной жесткости, от периферии к центру, или закладкой арматуры в пределах центральной части фундаментной плиты. /Патент РФ 
2265107, кл. Е02D 35/00, публ. 2004 г./
Недостатком этого решения является то, что при воздействии на грунт инъецированием упрочняющего или разупрочняющего раствора происходит неоднородное изменение напряженно-деформированного состояния, что сложно учесть в расчетах фундамента и приводит к значительному увеличению материалоемкости фундамента. К тому же повышение жесткости фундамента в центральной его части трудоемко и требует длительного времени.
Технической задачей полезной модели является снижение трудоемкости и себестоимости возведения многоэтажного здания с неравномерными осадками, превышающими предельно допустимые.
Поставленная техническая задача решается таким образом, что в здании с плитным или плитно-свайным фундаментом, включающем многоэтажную надземную часть с несущими и ненесущими элементами, распределенными в соответствии с расчетным напряженно- деформированным состоянием здания, и фундамент, согласно полезной модели, несущие элементы многоэтажной надземной части здания в зоне наименьших расчетных осадок грунта по высоте здания выполнены с дополнительными элементами жесткости.
Предлагаемая конструкция отличается тем, что несущие элементы многоэтажной надземной части здания в зоне наименьших расчетных осадок грунта по высоте здания выполнены с дополнительными элементами жесткости.
Дополнительные элементы жесткости должны устраиваться с расчетом на смещение центра масс и жесткости здания в зону наименьших осадок. При этом возможно устройство дополнительных элементов жесткости и после возведения основных частей здания с учетом изменений их напряженно-деформированного состояния.
На фиг.1 - представлен план здания; фиг.2 - разрез 1-1 фиг.1.
Здание состоит из основания 1, фундамента 2, несущих колонн 3, несущих стен 4 и перекрытий 5, дополнительных элементов жесткости - 6 и ненесущих элементов - 7.
Возведение многоэтажного здания с плитным или плитно-свайным фундаментом осуществляется следующим образом.
Перед началом строительства проводят расчеты напряженно-деформированного состояния системы "основание-фундамент-сооружение" с получением данных об осадке фундаментной плиты. На основе полученных данных при строительстве здания в зонах меньших осадок размещают дополнительные элементы жесткости, а в местах больших осадок фундамента выполнение элементов жесткости не предусматриваются.
Также данная техническая задача может выполняться и в процессе возведения здания. В случае если при возведении здания неравномерные осадки фундамента при дальнейшем строительстве по прогнозу приблизятся к предельным значениям, в зонах распространения больших осадок фундаментной плиты элементы жесткости временно не устраиваются.
Регулирование неравномерных осадок в процессе строительства и после его окончания осуществляется за счет частичного перемещения центра масс и жесткости всего здания в зону меньших осадок, тем самым более равномерно распределяя нагрузку по несущим конструкциям здания, что позволяет уменьшить относительную разность осадок фундамента.
Техническим результатом является снижение уровня неравномерных осадок при строительстве зданий, позволяющий до начала возведения здания предотвратить возникновение неравномерных осадок фундамента, а также в случае прогнозного приближения неравномерных осадок фундамента при строительстве здания к предельным расчетным значениям уменьшить интенсивность их развития. Кроме того техническим результатом является снижение трудоемкости строительно-монтажных работ за счет исключения дополнительных подземных работ по устройству фундамента и укреплению грунта, при возникновении недопустимых неравномерных осадок фундамента. Количество этажей, на которых выполняют элементы жесткости, достаточное для получения технического результата определяется расчетом.
Пример.
В качестве примера выбрано 10-ти этажное здание со связевым каркасом и сеткой колонн 6×6 м. В качестве вертикальных несущих элементов выбраны стены толщиной 0,2 м и колонны квадратным сечением со стороной, равной 0,2 м. В качестве горизонтальных несущих элементов выступают плиты перекрытия, толщиной 0,2 м. Фундамент - плита толщиной 0,5 м, опирающаяся на естественное основание. Модель основания - упругий слой конечной толщины с модулем деформации, равным 25 МПа, и коэффициентом Пуассона, равным 0,2. Материалы несущих конструкций упругие, с модулем деформации, равным 3·10 7 кН/м. Максимальная относительная разность осадок составляет 3,16·10-3, что больше установленного действующими нормативными документами предельного значения 3·10-3 . Введение дополнительного элемента жесткости приводит к снижению максимальной относительной разности осадок исходной зоны на 60%. При этом в остальных зонах увеличения относительной разности осадок не происходит.
Здание с плитным или плитно-свайным фундаментом, включающее многоэтажный каркас с элементами жесткости, распределенными в соответствии с расчетным напряженно-деформированным состоянием здания, и фундамент, отличающееся тем, что в зоне меньших расчетных осадок фундамента выполняются дополнительные элементы жесткости по высоте здания.
