опорная конструкция для слабых грунтов

предшествующий уровень техники

изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использовано при устройстве дорог, сборно-разборных проездов, аэродромов, фундаментов под различные здания и сооружения, технологических площадок различного предназначения и причальных сооружений, особенно, на слабых грунтах.

известна опорная конструкция здания, сооружения, сборного дорожного или аэродромного покрытия, содержащая расположенный на ее основании со стороны опорной поверхности анкерный элемент с дугообразными участками, образованными относительно горизонтальной плоскости ломаными линиями или дугами постоянной или плавно изменяющейся в пределах одного участка кривизны и выполненный в поперечном сечении трапециевидным. боковая поверхность одного из двух участков анкерного элемента , расположенных относительно продольной оси основания, имеет наклон от ближайших торцов основания к центру или центрам кривизны огибающей линии участка, а другого - от центра или центров его кривизны, или кривизны, огибающей линии участка к ближайшим к нему торцам основания. при этом основание имеет два выступа- зацепа, расположенных со стороны опорной поверхности основания соответственно у боковой и торцевой граней, а дугообразные в плане участки анкерного элемента выступают в средней их части за контур основания с образованием гнезд для размещения соответствующих выступов других опорных конструкций. (RU 2032790, мпк E02B, 3/12; EOlC, 5/06, 10.04.1995)

недостатком этого известного решения является повышенная материалоёмкость, недостаточная удерживающая способность и устойчивость, а также большая трудоемкость изготовления и сооружения сборных конструкций. известна опорная конструкция, содержащая, по меньшей мере, две плиты, на опорной поверхности каждой из которых расположены анкерные выступы и анкерный элемент, наклонённый в поперечном направлении от центра основания плиты к её периферии боковой поверхностью, имеющей замкнутые дугообразные участки, выступающие за контур основания плиты на величину не менее ширины анкерного выступа. (RU 2029815, мпк EOlC, 5/06, 27.02.1995г, фиг.1).

однако данная опорная конструкция, обладающая хорошей удерживающей способностью, недостаточно устойчива и эффективна в работе при воздействии активных нагрузок, так как недостаточно распределяет нагрузку на смежные плиты, что приводит к диагональному перекосу (повороту) опорных конструкций. наиболее близким техническим решением является опорная конструкция, состоящая, по меньшей мере, из двух элементов, каждый из которых содержит плиту, на нижней опорной поверхности которой выполнены или зафиксированы три анкерных выступа- зацепа, один из которых расположен у торцевой грани, два других - у боковых граней, и изогнутый относительно горизонтальной плоскости анкерный элемент, наклоненный своими боковыми поверхностями к горизонтальной поверхности плиты. анкерный элемент имеет три дугообразных участка, выступающих за контур основания плиты на величину, не менее ширины анкерного выступа-зацепа, и предназначенных для сопряжения их с анкерными выступами - зацепами смежных плит, образующих единую опорную конструкцию. (RU 2107768, мпк EOlC, 9/00, 27.03.1998, фиг. 1).

обладая хорошей удерживающей способностью и устойчивостью, как на обычных, так и на слабых и заболоченных грунтах, данная опорная конструкция также недостаточно эффективна в работе, поскольку также плохо перераспределяет активную нагрузку на смежные опорные плиты, что приводит к появлению вертикальных и горизонтальных перемещений, локальным сколам и выбоинам на гранях и углах, неровностям покрытия, в результате чего плиты подвергаются быстрому изнашиванию, что снижает срок их службы и надежность работы.

раскрытие технической сущности изобретения

технической задачей предложенного изобретения является повышение удерживающей способности, надежности работы и срока службы, а также обеспечение ровности верхней поверхности опорной конструкции.

техническая задача предлагаемой опорной конструкции для слабых грунтов обеспечивается тем, что она состоит, по меньшей мере, из двух элементов, каждый из которых содержит плиту, на нижней опорной поверхности которой выполнены или зафиксированы три анкерных выступа- зацепа, один из которых расположен у торцевой грани, два других - у боковых граней, и анкерный элемент, изогнутый и наклоненный своими боковыми поверхностями к горизонтальной плоскости плиты, и имеющий три дугообразных участка, выступающих за контур основания плиты на величину, не менее ширины анкерного выступа-зацепа, г д е, с о г л а с н о и з о б р е т е н и ю, каждая из боковых граней плиты выполнена из двух частей, наклоненных относительно продольного сечения плиты в разные стороны, а торцевые грани плиты наклонены относительно поперечного сечения плиты в одну сторону.

при этом торцевая грань и смежные с ней части боковых граней плиты в зоне анкерных выступов-зацепов совместно с наружными гранями последних выполнены наклоненными под острым углом к верхней поверхности плиты, а торцевая грань и смежные с ней части боковых граней в зоне изогнутого анкерного элемента выполнены наклоненными под тупым углом к верхней поверхности плиты. кроме того, на одной из боковых граней плиты длина её части, наклоненной под острым углом к верхней поверхности плиты, выполнена с превышением длины части грани, наклоненной под тупым углом к верхней поверхности плиты, а на другой боковой грани плиты длина её части, наклоненной под тупым углом к верхней поверхности плиты, выполнена с превышением длины части грани, наклоненной под острым углом к верхней поверхности плиты.

при этом на каждой из боковых граней плиты, в зоне сопряжения разно- направленных частей одной грани, образованы упоры для улучшения сцепления и предотвращения сдвиговых перемещений смежных плит между собой по длине и высоте.

внутренние поверхности анкерных выступов - зацепов у боковых граней, предпочтительно, выполнены криволинейно относительно продольного сечения плиты, а у торцевой грани - относительно поперечного сечения плиты. при этом указанные внутренние поверхности анкерных выступов - зацепов могут быть наклонены к нижней поверхности плиты под различным углом, а именно, внутренняя поверхность выступа - зацепа у торцевой грани наклонена под острым углом, а, по меньшей мере, одна из внутренних поверхностей анкерных выступов - зацепов у боковых граней наклонена либо под прямым, либо под острым углом. конструкция анкерного элемента может быть различна: его поперечное сечение представляет собой либо сплошную плоскую или изогнутую полосу, установленную под углом к плите, либо сплошную плоскую полосу с изогнутым свободным нижним концом внутрь или наружу, либо зигзагообразную сплошную полосу с загнутым свободным нижним концом внутрь или наружу. наилучших результатов можно добиться, если все эти варианты конструкции анкерного элемента выполнены из перфорированных полос.

непосредственно плита элемента опорной конструкции может быть выполнена из железобетона или из другого материала, обладающего высокими прочностными и упруго-вязкими свойствами и обеспечивающего надежное полужесткое или жесткое соединение её с анкерным элементом, а также жесткое прикрепление к ней выступов- зацепов.

выступы-зацепы могут быть выполнены из железобетона или из листового металла, или из другого материала, обладающего высокими износостойкостью, прочностными и упруго-вязкими свойствами и обеспечивающего надежное жесткое прикрепление их к нижней поверхности плиты элемента опорной конструкции.

анкерный элемент выполнен, например, из металлической полосы толщиной 3-6 мм. или листового антибактерицидного стекловолокнистоrо полимерного материала толщиной 5 — 10 мм., или из другого материала, обладающего высокими прочностными и упруго-вязкими свойствами и обеспечивающего надежное полужесткое или жесткое соединение его с нижней поверхностью плиты элемента опорной конструкции.

в зависимости от конкретных условий и наличия технологических возможностей, а также экономической и/или технологической целесообразности, при изготовлении опорной конструкции, анкерные выступы - зацепы и/или анкерный

элемент могут быть выполнены как за одно целое с плитой, так и разъемными с ней. анкерные выступы - зацепы могут быть жестко, а анкерный элемент — жестко или полужестко прикреплены к плите как в процессе изготовления изделия, так и на месте строительства. сущность изобретения поясняется далее графическими материалами (чертежами и рисунками) и конкретным примером осуществления, которым, безусловно, не ограничиваются реальные варианты выполнения данного изобретения.

перечень чертежей и рисунков фиг.l - общий вид элемента опорной конструкции, содержащего плиту, анкерный элемент и три анкерных выступа-зацепа, вид снизу; в изометрии;

фиг.2 - сборная опорная конструкция с несколькими плитами, вид сверху;

фиг.з - разрез I-I на фиг.2;

фиг.4- разрез II — II на фиг.2 с внутренней поверхностью выступа-зацепа, перпендикулярной нижней поверхности плиты;

фиг.5 - разрез II — II на фиг.2 с внутренней поверхностью выступа-зацепа, наклоненной под острым углом к нижней поверхности плиты;

фиг.6 - разрез ш-ш на фиг.2;

фиг.7 - поперечное сечение сплошного анкерного элемента; фиг.8 - поперечное сечение перфорированного анкерного элемента;

фиг.9 - поперечное сечение перфорированного анкерного элемента с изогнутой конфигурацией;

фиг.10 - поперечное сечение перфорированного анкерного элемента с изогнутым свободным нижним концом, направленным во внешнюю сторону ; фиг. 11 - то же, что и на фиг.10, но с изогнутым свободным нижним концом, направленным внутрь;

фиг.l 2 - то же, что и на фиг.10, где анкерный элемент снабжен дополнительным элементом крепления в зонах, кроме зон трех выступающих дугообразных участков;

фиг. 13 - то же, что и на фиг.l 1, где анкерный элемент снабжен дополнительным элементом крепления в зонах, кроме зон трех выступающих дугообразных участков;

фиг.14- поперечное сечение анкерного элемента зигзагообразной формы с изогнутым свободным нижним концом, направленным во внешнюю сторону;

фиг 15- то же, что и фиг.14, с изогнутым свободным нижним концом, направленным внутрь.

наилучший пример реализации изобретения

каждый элемент опорной конструкции содержит плиту 1, имеющую верхнюю опорную поверхность 2, нижнюю опорную поверхность 3, торцевые грани 4 и 5, боковые грани 6 и 7. на нижней опорной поверхности 3 плиты 1 выполнены или зафиксированы анкерные выступы - зацепы 8, 9, 10 и изогнутый анкерный элемент 11, боковые поверхности 12 которого наклонены к горизонтальной плоскости плиты, и имеющий три дугообразных участка 13, 14, 15, выступающих за контур основания плиты 1 напротив одной из торцевых 4 и двух боковых 6,7 граней, на величину, не менее ширины анкерного выступа - зацепа. каждая из боковых граней плиты выполнена из двух частей, наклоненных относительно продольного сечения плиты 1 в разные стороны. боковая грань 6 выполнена на части длины 16 наклоненной под тупым углом к верхней поверхности 2 плиты 1, а на другой части длины 17 наклоненной под острым углом к верхней поверхности 2 плиты 1. далее, боковая грань 7 также выполнена на части длины 18 наклоненной под тупым углом к верхней поверхности 2 плиты 1, а на другой части длины 19 - наклоненной под острым углом к верхней поверхности 2 плиты 1.

при этом плоскость части длины 16 грани 6 параллельна и одинакова по длине плоскости 19 части длины грани 7, а плоскость 17 части длины грани 6 параллельна и одинакова по длине плоскости 18 части длины грани 7. торцевые грани 4 и 5 плиты 1 параллельны относительно друг друга и выполнены наклоненными относительно поперечного сечения плиты в одну сторону. при этом торцевая грань 4 выполнена под тупым углом к верхней поверхности 2 плиты 1, а торцевая грань 5 выполнена под острым углом к верхней поверхности 2 плиты 1.

торцевая грань 5 и смежные с ней части 17, 19 боковых граней 6 и 7, в зоне анкерных выступов-зацепов, совместно с наружными гранями последних, выполнены наклонёнными под острым углом к верхней поверхности 2 плиты 1.

торцевая грань 4 и смежные с ней части (16, 18) боковых граней 6 и 7, в зоне анкерного элемента 11, выполнены наклонёнными под тупым углом к верхней поверхности 2 плиты 1. на одной боковой грани 6 плиты 1 длина её части 16 выполнена с превышением длины её части 17, а на другой боковой грани 7 длина её части 19 выполнена с превышением длины её части 18.

на боковых гранях 6 и 7 плиты 1, в зоне сопряжения разнонаправленных частей одной грани, образованы упоры, соответственно 20 и 21, для улучшения сцепления и предотвращения сдвиговых перемещений плит между собой по длине и высоте.

анкерный элемент 11 может быть выполнен перфорированным - со сквозными отверстиями 22.

при эксплуатации предложенной опорной конструкции на слабых грунтах форма анкерного элемента 11 в поперечном сечении представляет собой наклонённую полосу с прямоугольным поперечным сечением.

на болотах и сильно переувлажнённых грунтах, а также на зыбучих песках, для повышения удерживающей способности и устойчивости конструкции, а также уменьшения краевых напряжений в грунте от анкерного элемента, целесообразно использовать его более сложные формы, поперечное сечение которых показано на фиг. 8-15.

например, использование анкерного элемента, имеющего в поперечном сечении плавную изогнутую кривую (см. фиг. 9) обеспечивает сглаживание и уменьшение напряжений, а также повышает момент сопротивления изгибу анкерного элемента при воздействии динамических нагрузок на опорную конструкцию. для включения в работу большего объема глубинных слоев грунта и уменьшения величин напряжений, возникающих в грунте на краевых участках в нижней части анкерного элемента, целесообразно использовать опорные конструкции с анкерными элементами, с поперечным сечением, изображенном на фиг. 10 и 11.

для повышения момента сопротивления изгибу в местах крепления анкерного элемента к плите с обеспечением высокой удерживающей способности и устойчивости при работе в экстремальных условиях, например, при сейсмическом воздействии или продолжительном воздействии сильной динамической нагрузки, предусмотрены

анкерные элементы с элементами крепления 23, поперечное сечение которых показано нa фиг.l2 и 13.

для повышения устойчивости опорной конструкции в самых слабых грунтах, особенно в сейсмических районах, для сглаживания частоты и амплитуды колебаний при воздействии динамической и сейсмической нагрузок, предусмотрено зигзагообразное конструктивное выполнение анкерных элементов, поперечное сечение которых показано на фиг. 14 и 15.

благодаря наличию на каждой плите трех анкерных выступов - зацепов и трех дугообразных участков, выступающих за контур основания плиты, обеспечивается равномерность фиксации плиты по всему ее периметру, а с учетом выполнения торцевых граней и частей боковых граней наклонными, а также благодаря наличию упоров 20 и 21, обеспечивается плавность и монолитность соединения всей опорной конструкции в целом, без смещения плит в продольном, поперечном и вертикальном направлениях.

использование совокупности отличительных признаков данного изобретения вместе с признаками ранее известного близкого аналога изобретения приводит к достижению ровности покрытия опорной конструкции, без сколов граней и углов плит при воздействии любых динамических нагрузок и без тряски транспортных средств при движении, а также к более полной передаче (распределению) нагрузок между элементами опорной конструкции.

при реализации предлагаемой опорной конструкции, в результате воздействия активных тяжелых транспортных нагрузок на покрытие опорной конструкции, образуется временная чаша прогибов, в зоне которой происходит передача нагрузки на анкерные элементы, а от них - на глубинные более прочные слои грунта, а также передача (распределение) нагрузки на плиты и анкерные элементы соседних элементов опорной конструкции, которые, в свою очередь, перераспределяют активную нагрузку на соседние с ними элементы опорной конструкции и, через собственные анкерные элементы, на глубинные слои грунта, а также слои грунтов, удаленных от места приложения активной нагрузки.

в результате этого появляется возможность работы слабого грунта под тяжелой нагрузкой, воспринимаемой опорной конструкцией, в упругой стадии, без перенапряжений, приводящих к возникновению остаточных деформаций, что

повышает удерживающую способность, надежность работы и срок службы опорной конструкции.

промышленная применимость.

изобретение может быть использовано в строительстве как на обычных, так и, преимущественно, на слабых грунтах, а именно: на болотах, сезонно переувлажнённых грунтах, на поймах рек и озёр, на лёссовых грунтах, плывунах, вечномерзлых грунтах, зыбучих песках и других грунтах .

изобретение может быть использовано для устройства дорог и сборно - разборных проездов, фундаментов и оснований под различные сооружения, в том числе, земляные, укрепление их откосов. изобретение также может быть использовано при устройстве взлетно-посадочных полос аэродромов, вертолетных, технологических, грузовых опорных площадок, погрузо-разrрузочных площадок причальных сооружений .

изобретение может быть также использовано в дорожном строительстве при возведении постоянных и временных дорог, например, для прохода тяжелой техники к местам аварий нефте- или газопроводов по болотистой местности, или создания временных сборно-разборных проездов на слабых грунтах, просадочных и разнопрочных грунтах, например, полигонах бытовых отходов, а также при строительстве морских и речных причальных сооружений, опор линий электропередач и радиомачт, зданий и сооружений при наземной и надземной прокладке трубопроводов.

изобретение обеспечивает высокую устойчивость фундаментов, оснований сооружений, дорог и проездов при воздействии динамической, сейсмической и статической нагрузок.

предлагаемая опорная конструкция может быть изготовлена в производственном масштабе, так как предусматривает использование стандартного оборудования и материалов.