Статья распространяется на проектирование, строительство и эксплуатацию зданий и сооружений, возводимых на пространственных вентилируемых фундаментах в районах распространения вечномерзлых грунтов, и основана на Рекомендациях по проектированию пространственных вентилируемых фундаментов на вечномерзлых грунтах.
Предусмотрено использование естественных грунтов оснований зданий и сооружений в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации (I принцип).
Пространственные вентилируемые фундаменты совмещают функции несущей фундаментной конструкции и охлаждающего грунт устройства, фундамент представляет собой тонкостенную железобетонную складчатую сиотему, монтируемую на подсыпке жз плоских панелей, коробчатых или складчатых элементов, объемных полых блоков. Охлаждение грунта основания, обеспечивающее сохранение его мерзлого состояния, осуществляется в зимнее время при движении наружного холодного воздуха в свободном пространстве фундамента.
Плотный пространсгвенный фундамент (рис. 1) монтируется из плоских железобетонных панелей и имеет верхний (I) и нижний (2) пояса и наклонные (3) элементы, которые образуют сквозные полости (4) треугольного сечения. Фундамент устраивается под всем сооружением в виде отдельных не связанных между собой блоков.
Необходимая жесткость и неизменяемость пространственной системы плитного фундамента обеспечивается при шарнирном соединении плоских панелей сваркой закладных деталей. Стыковые узлы сборных элементов фундамента приведены на рис. 2. Узел опирания трехслойных панелей со слоем утеплителя на наклонные элементы приведен на рис.З, нижний и верхний слой панелей при легких нагрузках объединяютоя о помощью гибких стальных связей для средних нагрузок - с помощью железобетонных шпонок.
Плитный пространственный фундамент применим для сооружений башенного типа, вертикальных резервуаров, технологического оборудования и др., требующих минимальные относительные деформации.
Рамные фундаменты (рис.5) представляют собой сквозную конструкцию, состоящую из горизонтальных ригелей (I) и (2) вертикальных стоек (3), соединенных с ригелем жесткими узлами, воспринимающими моментные усилия. В пространственную систему фундамент объединяется о помощью связей (4).
Рамные фундаменты изготавливаются из металлических прокатных изделий (трубы, уголки, швеллеры и др.), соединяемых с помощью сварки.
Фундамент - оболочка в сборно-монолитном варианте (рис. 5) собирается из отдельных железобетонных элементов (I), имеющих выпуски арматуры по периметру, которые устанавливаются вдоль поперечных осей здания на подсыпку (2), и перекрываются плоскими плитами (3). Железобетонные элементы состоят из верхней утолщенной горизонтальной балки (4) для опирания поперечных и продольных панелей или стен зданий, переходящей в две наклонные плиты (5), которые, в свою очередь, переходят в нижние горизонтальные плиты (6). Между наклонными плитами внутренней полости элемента расположены подкрепляющие ребра жесткости (8), шаг которых зависит от конструкции здания. Для зданий до 3-х этажей элементы фундамента - оболочки могут применяться без подкрепляющих ребер жесткости.
Деформационные швы в фундаментах штатного типа и фундаментах-оболочках решаются с помощью специальных вотавок (рис. 6).
Ленточный фундамент монтируется из коробчатых (рио. 7) или плоских (рис. 8) железобетонных элементов. Между лентами фундаментов отсыпается подсыпка, на которой устраиваются полы первого этажа. Сквозные полости фундаментов служат для охлаждения грунтов основания при движении по ним холодного воздуха в зимнее время. Поперечное сечение вентилируемой полости может иметь прямоугольную (рис. 8а), треугольную (рис. 7б), полукруглую (рис. 7в), многоячеистую (рис. 8) и др.формы.
Для каркасных зданий со значительными сосредоточенными нагрузками ленточные фундаменты могут прнменяться в сочетании с другими типами фундаментов (свайными, столбчатыми), на которые передается сосредоточенная нагрузка. Ленточные фундаменты в этом случае воспринимают нагрузки от перегородок, оборудования, полов, транспорта и др. и служат для охлаждения грунтов основания (рис. 9).
Для повышения трещиностойкооти ленточных фундаментов, монтируемых из сборных объемных элементов, целесообразно использовать предварительно напряженную арматуру (рис. 10).
Столбчатый фундамент (рис. 11) состоит нз массивных опорных элементов (1), имеющих сквозную полость, и соединительного тонкостенного канала (2), фундамент воспринимает нагрузки, передаваемые колоннами каркаса, соединительный канал совместно со сквозной полостью в опорном элементе служит для охлаждения грунтов основания при движении по ним холодного воздуха. Соединительный канал может быть использован также в качестве рандбалки.
Столбчатые фундаменты могут монтироваться из складчатых (рис. 11а) или объемных элементов (рис. 11б), а также плоских панелей (рис. 11в). Соединительные каналы - из плоских плит (рис. 11а,в) или пространственных складчатых элементов (рис. 116).
По внешнему контуру здания или сооружения с целью уменьшения сезонного оттаивания под наружными стенами должна быть отсыпана внешняя берма подсыпки (рис. 12). Размеры бермы определяются с учетом необходимых габаритов для работы строительных механизмов, а также теплотехническим расчетом. Примеры конструктивных решений приведены на рис. 12 и 13.
Заложение откосов бермы подсыпки принимаются: для крупнообломочных грунтов-не менее 1:1,5; песков и гравийно-песчаной смеси - не менее 1:1,75; шлаков и т.п. материалов - не менее 1:2.
Охлаждающие элементы, которыми служат вентилируемые полости фундаментов, могут работать автономно (рис. 14а) или быть объединены в систему, включающую фундаменты под всей площадью здания (рио. 14б), или фундаменты под частью здания (рис. 14в). Объединение осуществляется с помощью коллекторов, которые размещаются по торцам фундамента во внешней берме подсыпки (рис. 14б,в). Если протяженность вентилируемых полостей фундамента велика (свыше 80-100 м) и не позволяет создать движение по ней воздуха с необходимой для охлаждения грунтов скоростью, то в среднем поперечном сечении предусматриваются разделительная стенка и дополнительные центральные коллекторы, разбивающие каждую из вентилируемых полостей фундамента на две автономные, объединяемые в свою очередь в системы охлаждения (рис. 14г).
При движении воздуха но охлаждающим элементам за счет ветрового и теплового напоров (естественная вентиляция) входные и выходные отверстия вентилируемых полостей или коллекторов оборудуются специальными шахтами. Входными являются шахты, располагающиеся со стороны преимущественного направления ветров (наветренной стороны здания или сооружения), их высота определяется исходя из условия, что отверстия для входа воздуха должны располагаться выше отметки максимальных снеговых отложений в районе строительства (рис. 15). Шахты, находящиеся с подветренной стороны, служат для выхода воздуха, их высота определяется вентиляционным расчетом (рис. 16) из условия создания перепада давлений на входе и выходе, необходимого для движения воздуха по полостям с заданной скоростью. Отверстия шахт оборудуются жалюзийными решетками. Шахты могут непосредственно примыкать к наружным стенам здания или сооружения или размещаться от них на некотором расстоянии.
Закрыть