PL249115B1 - Fundament rektyfikacyjny budynków nowowznoszonych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest fundament rektyfikacyjny budynków nowowznoszonych, zbrojony, którego  powierzchnia styku z fundamentem podstawowym budynku ma kształt części sfery z wypukłością skierowaną ku dołowi, mający dolną część i górną część, który charakteryzuje się tym, że górna część (2) fundamentu (I) rozdzielona jest od dolnej części (1) fundamentu (I) warstwą poślizgową (3), przy czym w dolnej części (1) znajdują się co najmniej trzy opory (4) ze wspornikiem (4a), a między wspornikiem opory (4a) a górną częścią (2) fundamentu (I) umieszczone są elementy stabilizujące w postaci klinów i co najmniej jednego elementu dystansowego (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest fundament rektyfikacyjny budynków nowowznoszonych dla łatwego wielokrotnego doprowadzania budynku do pionu, którego wychylenie jest spowodowane deformacjami terenu, np. wywołane podziemną eksploatacją kopalin.

Stan techniki

Podziemna eksploatacja złoża na skalę przemysłową wywołuje deformacje powierzchni w postaci niecki osiadań (deformacje ciągłe) oraz/lub deformacji nieciągłych liniowych lub powierzchniowych. Właściwe typowe zaprojektowanie obiektu na wpływy deformacji uchroni konstrukcję przed uszkodzeniami, często zagrażającymi konstrukcji, ale nie zabezpieczy jej przed pochyleniem, co powoduje znaczny dyskomfort użytkowania budynku. W celu przywrócenia poprzedniej funkcjonalności budynku konieczne jest jego doprowadzenie do pionu. Gdy konstrukcja nie jest do tego przystosowana taki proces jest bardzo kosztowny i często przekracza wartość prostowanego obiektu.

Rozwiązania prostowania obiektów budowlanych były „rozwijane szczególnie w obszarach intensywnej eksploatacji przemysłowej kopalin, szczególnie węgla kamiennego i są to w większości rozwiązania polskie. Dotychczasowe rozwiązania rektyfikacji obiektów zakładają równomierne unoszenie obiektu z wykorzystaniem np. specjalnie przygotowanych bloków fundamentowych w studniach pod właściwym fundamentem budowli, w których umieszczane są siłowniki hydrauliczne realizujące unoszenie, czego przykładem jest wzór użytkowy PL 59268. Innym rozwiązaniem jest P.380428 polegającym na przygotowaniu fundamentu budynku przez wprowadzenie poziomej dylatacji fundamentów oraz zamocowanie stałych występów oporowych, które będą stanowiły miejsce przyłożenia pionowych siłowników hydraulicznych. W ramach rozwiązania przewidziano również odpowiednie wzmocnienie fundamentów obiektu.

Innym zbliżonym rozwiązaniem jest P.379643, przewidujące zaprojektowanie i wykonanie sztywnej żelbetowej skrzyni fundamentowej budynku, która oparta jest na pionowych żelbetowych palach fundamentowych. Pale zakończone są poziomym żelbetowym walcem, który można unosić względem części pionowej. Umieszczenie tych zestawów pod określonymi punktami żelbetowej skrzyni fundamentowej umożliwia doprowadzenie obiektu do poziomu.

Kolejnym, rozwiązaniem jest P.295814 obiektów z możliwością, rektyfikacji jest fundament jednomiejscowy, który składa się z dwu niezależnych sztywnych rusztów przechodzących w płyty. Elementy te stykają się ze sobą w miejscu wewnętrznego przegubu kulistego, który umożliwia obrót w każdym z kierunków. Ustalenie geometrycznej niezmienności układu stanowią zastrzały umieszczone w zewnętrznych obszarach obu fundamentów. Regulacja długości zastrzałów umożliwia doprowadzenie górnej części obiektu do poziomu.

W rozwiązaniu według US20040098930 oraz CA2415987 przewiduje się zastosowanie zdublowanego fundamentu, którego styk będzie miał kształt części sfery wypukłością skierowany ku dołowi. Niewielkie tarcie w styku ma za zadanie umożliwić wzajemne przemieszczenie się górnej części fundamentu wraz z budynkiem w przypadku wystąpienia wymuszenia poziomego np. związanego z trzęsieniem ziemi. W tym przypadku nie przewiduje się statycznego wymuszenia i stabilizacji obu części fundamentu. Bardzo zbliżone do powyższego rozwiązanie dotyczące zabezpieczenia budynku na wpływy trzęsień ziemi chronione jest pod numerem IN1199/CHE/2009.

Statyczna rektyfikacja budynku wykonywana przez zabudowanie konstrukcji wsporczej w poziomie fundamentów budynku pochylonego, a następnie wyprostowanie go poprzez przemieszczenie całości po wytworzonej powierzchni sfery jest objęta rozwiązaniem CN111962577. Metoda ta wymaga kosztownego wbudowania dodatkowej konstrukcji pod istniejącym budynkiem oraz znacznych robót ziemnych wokół obiektu.

Pochylenie obiektu, które pojawia się w trakcie istnienia budowli stanowi znaczne obniżenie komfortu użytkowania. W przypadku przekroczenia, pochylenia wynoszącego %₀ zgodnie z instrukcją GIG. pt. Zasady oceny możliwości prowadzenia podziemnej eksploatacji górniczej z uwagi, na ochronę obiektów budowlanych, konieczne jest usunięcie tej uciążliwości przez rektyfikację obiektu. W budynkach nieprzygotowanych do procesu rektyfikacji proces ten można wykonać dwoma grupami metod: geotechniczną lub z wykorzystaniem siłowników hydraulicznych. W pierwszym przypadku wyprostowanie (rektyfikację) obiektu uzyskuje się w wyniku odpowiedniego, strefowego podcinania lub rozluźniania gruntu pod fundamentem przez częściowe jego usunięcie. Bu dynek, swoim własnym ciężarem dogęszcza grunt, co powoduje jego prostowani e. W drugiej metodzie, wprowadza się siłowniki hydrauliczne w nisze wykonane w ścianach nośnych powyżej fundamentu budynku. W obydwu metodach konieczne jest wykonanie znacznych robót budowlanych i dużą ingerencję w elementy konstrukcyjne obiektu. Metody geotechniczne ze względu na swoją mniejszą precyzję rezultatów robót nie są obecnie stosowane. Metoda z wykorzystaniem siłowników hydraulicznych jest kosztowna, ale proces prostowania może być dokładnie kontrolowany. Koszty prostowania wraz z doprowadzeniem elementów wykończeniowych obiektu do stanu sprzed prostowania często sięga wartości samego obiektu.

Zastosowanie specjalnych fundamentów umieszczonych na centralnym przegubie (patent P.295814) lub na specjalnych rektyfikowalnych podporach (patent P.379643) wymaga odpowiedniego formowania kształtu wszystkich części fundamentu. To zaś powoduje wzrost kosztów wykonania oraz skomplikowania procesu realizacyjnego inwestycji. Tych niedogodności pozbawione jest poniżej przedstawione rozwiązanie fundamentu rektyfikowanego.

Istotą wynalazku jest fundament rektyfikacyjny budynków nowowznoszonych, zbrojony, którego powierzchnia styku z fundamentem podstawowym budynku ma kształt części sfery z wypukłością skierowaną ku dołowi, mający dolną część i górną część charakteryzuje się tym, że górna część fundamentu rozdzielona jest od dolnej części fundamentu warstwą poślizgową, przy czym w dolnej części znajdują się co najmniej trzy, opory ze wspornikiem, a między wspornikiem opory a górna częścią fundamentu umieszczone są elementy stabilizujące w postaci klinów i co najmniej jednego elementu dystansowego.

Na warstwę poślizgową, składają się dwie warstwy folii i warstwa smaru. Warstwy folii rozdzielone są warstwą smaru.

Dolna warstwa folii znajduje się bezpośrednio na górnej powierzchni dolnej części fundamentu.

W rozwiązaniu według wynalazku, siłowniki hydrauliczne po usunięciu elementów, stabilizujących w postaci klinów działają w kierunku poziomym a nie pionowym, jak w znanych rozwiązaniach.

Wynalazek przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia rzut fundamentu z elementami przystosowującymi obiekt do rektyfikacji, fig. 2 przekrój, budynku z fundamentem przystosowanym do rektyfikacji, fig. 3 szczegół A, fig. 4 szczegół B.

Rozwiązanie zostało przedstawione w przykładzie realizacji.

Dolna część fundamentu I w postaci grubej płyty żelbetowej umieszczona jest w podłożu. Górna powierzchnia 2 dolnego fundamentu I ukształtowana jest w postaci części sfery z jej osią pionową przechodzącą przez środek rzutu fundamentu. Górna część fundamentu 2 w postaci grubej płyty spoczywa na dolnej, a obie części rozdzielone są warstwą poślizgową 3. Na warstwę poślizgową 3 składają się dwie warstwy folii PE o grubości 0,4 mm, pomiędzy którymi umieszczony jest smar. Dolna warstwa folii jest układana bezpośrednio na betonowym fundamencie uformowanym na kształt sfery, a kolejne warstwy (smar i druga warstwa folii) układane są kolejno po sobie. Beton górnej części fundamentu 2 układany jest bezpośrednio na warstwie poślizgowej 3, której zadaniem jest obniżenie współczynnika tarcia w momencie wykonywania procesu rektyfikacji. Górna część fundamentu 2 stanowi podstawę do umieszczenia na niej konstrukcji budynku. Kształt rzutu obu części fundamentu 1 i 2 jest zależny od założeń architektonicznych obiektu, ale w przykładzie są zbliżone do prostokąta bez rozczłonkowania. W dolnej części fundamentu, znajdują się cztery opory 4, które umieszczone są wzdłuż dwu prostopadłych osi centralnych fundamentu po przeciwnych jego stronach. Pomiędzy wspornikiem opory 4a a górną częścią fundamentu 2 umieszczone są elementy stabilizujące konstrukcję - kliny 5 i elementy dystansowe 6. W momencie dokonywania rektyfikacji obiektu elementy 5 zostają zastąpione przez siłowniki hydrauliczne 7.

Promień sfery powierzchni styku R=20 m. Wartość siły niezbędna do przemieszczenia górnej części fundamentu (2) względem dolnej (1) zależna jest wielkości obciążeń konstrukcji ρ [kPa], powierzchni styku fundamentów S [m²] i współczynnika tarcia warstwy poślizgowej f, co przedstawia zależność: H = ρ S - f. Poziome przemieszczenie górnej części 2 fundamentu I względem dolnej 1 wynosi 0,2 m dla każdych 10 promil nachylenia powierzchni terenu.

Sposób użytkowania konstrukcji jest następujący: obiekt powinien być wznoszony w momencie, gdy nie ujawniają się deformacje podłoża, co zapewni właściwą jakość wykonania w stosunku do powierzchni pionowych ścian i poziomowości stropów. Górna część fundamentu 2 wraz z nadbudową obiektu powinna być unieruchomiona względem dolnej przez wprowadzenie elementów stabilizujących 5 i 6 pomiędzy wsporniki opór 4a i górny fundament 2. Po wystąpieniu nachylenia terenu i po podjęciu decyzji o rektyfikacji:

• Wprowadza się siłowniki hydrauliczne 7 pomiędzy wsporniki 4a i górną część fundamentu 2 z elementami dystansowymi 6. We wszystkich siłownikach 7 należy wprowadzić siłę rozpierającą o wartości 10% siły wywołującej, przemieszczenie.

• Usuwa się elementy stabilizujące 5.

• Wprowadza się żądane poziome przemieszczenie w siłownikach 7 do uzyskania pionowości konstrukcji (przemieszczenia wprowadzać stopniowo parami w naprzeciwległych siłownikach 7).

• Po doprowadzeniu do pionowości konstrukcji wprowadzić elementy stabilizujące 5, a następnie usunąć siłowniki 7.

Kształt rzutu poziomego fundamentu jest zależny od projektu architektonicznego. Zalecana bryła powinna być symetryczna względem środka fundamentu 1. Zbrojenie wszystkich, części żelbetowych fundamentu jest ustalane każdorazowo indywidualnie w ramach projektu konstrukcji obiektu.

Claims (4)

1. Fundament rektyfikacyjny budynków nowowznoszonych, zbrojony, którego powierzchnia styku z fundamentem podstawowym budynku ma kształt części sfery, z, wypukłością skierowaną ku dołowi, mający dolną część i górną część znamienny tym, że górna część (2) fundamenty (I) rozdzielona jest od dolnej części (1) fundamentu (I) warstwą poślizgową (3), przy czym w dolnej części (1) znajdują się co najmniej trzy opory (4) ze wspornikiem (4a), a między wspornikiem opory (4a) a górna częścią (2) fundamentu (I) umieszczone są elementy stabilizujące w postaci klinów (5) i co najmniej jednego elementu dystansowego (6).

2. Fundament rektyfikacyjny według: zastrz, 1 znamienny tym, że na warstwę poślizgową (3) składają się dwie warstwy folii i warstwa smaru.

3. Fundament rektyfikacyjny według zastrz. 2 znamienny tym, że warstwy folii rozdzielone są warstwą smaru.

4. Fundament rektyfikacyjny według zastrz. 1 znamienny tym, że dolna warstwa folii znajduje się bezpośrednio na górnej powierzchni dolnej części (1) fundamentu (I).