СВАЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свай, зданий и сооружений.

Наиболее близким техническим решением в части конструкции сваи является свая, включающая ствол с оголовком, нижней оконечностью и боковой поверхностью в форме части гипара с переменной по его высоте площадью поперечного сечения и взаимным угловым смешением в плане разновысотных поперечных сечений относительно центров, расположенных по оси сваи (1).

В части способа изготовления сваи наиболее близким техническим решением является способ изготовления сваи, включающий операции изготовления арматуры, фиксации ее в опалубке, сблокированной из секций, формование, выдерживание до набора прочности и распалубку (2).

Недостатком известной конструкции сваи является то, что при работе на вертикальные сжимающие нагрузки имеет место неоправданный перерасход материала вследствие выполнения ствола с некоторыми поперечными сечениями, площадь которых неоправданно увеличена по сравнению с нижерасположенными, что отрицательно сказывается на удельной несущей способности, а также на статической работе конструкции.

Недостатком известного способа изготовления сваи является невозможность изготовления сваи данной конструкции, обеспечивающей повышение удельной несущей способности и улучшение условий статической работы.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции сваи и способа ее изготовления, которые обеспечат повышение удельной несущей способности сваи и улучшение условий статической работы.

Эта задача решена за счет того, что в свае, включающей ствол с оголовком, нижней оконечностью и боковой поверхностью в форме части гипара с переменной по его высоте площадью поперечного сечения и взаимным угловым смещением в плане разновысотных поперечных сечений относительно центров, расположенных на оси сваи, ствол выполнен с площадью поперечного сечения, проходящего через нижнюю кромку гипаровидной боковой поверхности, наименьшей относительно других поперечных сечений, по крайней мере, в пределах гипаровидной части ствола.

При этом площадь поперечного сечения ствола, проходящего через нижнюю кромку боковой поверхности ствола, может быть равна наименьшему из поперечных сечений условного бесконечного гипара, идентичного по закону формообразования поверхности, описывающей ствол, и определена в диапазоне
0 ≅ F_min < F_исх, где F_min и F_исх соответственно минимальная нижняя и исходная верхняя площади поперечного сечения ствола, а угол поворота α в плане нижнего относительно верхнего определен в интервале значений
π>α > 0.

Гипаровидный ствол может быть выполнен с переменными по высоте градиентами угла поворота и площадями промежуточных поперечных сечений относительно исходного.

Форма контура поперечного сечения ствола может быть выполнена меняющейся по его высоте, в том числе с переходом квадратного или прямоугольного, или трапецеидального, или ромбического, или произвольного многогранного, или комбинированного профиля в геометрически неподобные исходной формы контура поперечного сечения. Ствол может быть выполнен не менее, чем из 2-х объемных параллельно расположенных или полого сходящихся к низу гипаров, объединенных в оголовке и/или по боковой грани.

Гипары, образующие ствол, могут быть выполнены разнозаходными.

Поставленная цель решена также за счет того, что в способе изготовления свай, включающем операции изготовления арматуры, фиксации ее в форме-опалубке, сблокированной из секций, формование, выдерживание до набора прочности и распалубку, продольную арматуру, арматурные пряди или каркасы изготавливают двойной длины, в том числе, с технологическими допусками, необходимыми для фиксации в опалубке и размещения поперечной разделительной стенки между изготавливаемыми сваями, сваи формуют не менее чем попарно с соосным размещением в каждой паре свай навстречу одна к другой нижними оконечностями и образованием общего для каждой соосной пары свай временного технологического стыка или несовершенного технологического шарнира между ними, причем разделение арматуры и соответственно разрушение временного технологического стыка, или несовершенного шарнира между сваями производят после формирования и набора необходимой прочности бетоном до или после распалубки свай. При этом формование свай могут осуществлять посекционно с попеременными поворотами опалубочной формы относительно средней поперечной оси в угловом диапазоне до α≅±π при этом поочередно поднимают над осью поворотов рабочий торец формы, по крайней мере, для укладки и уплотнения бетона в полости с армированием и временно фиксируют форму в наклонных положениях, либо в вертикальных, меняя местами "верх" и "низ", и наоборот; формование свай могут производить с осевым статическим или динамическим, в том числе, ударно-циклическим уплотнением бетона и распространением давления динамических вибрационных или ударных воздействий вдоль оси по направлению от оголовка к нижнему концу сваи.

На фиг. 1 изображена описываемая свая, вид сбоку; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 вид сбоку описываемой сваи, вариант выполнения; на фиг. 4 то же, вариант выполнения сваи с наименьшим для данного полигипара нижним поперечным сечением; на фиг. 5 вид по стрелке А на фиг. 1, вариант выполнения сваи; на фиг. 6-11 то же, варианты выполнения сваи; на фиг. 12-14 вариантное решение предлагаемой сваи с двумя плоскими и двумя гипаровидными боковыми гранями; на фиг. 15 вид по стрелке А, сваи со стволом в виде сдвоенного гипара.

Свая включает ствол 1 с оголовком 2, нижней оконечностью 3 и боковой поверхностью 4 в форме гипара с переменной по его высоте площадью поперечного сечения и взаимным угловым смещением в плане разновысотных поперечных сечений относительно центров, расположенных на оси 5. Ствол выполнен с площадью поперечного сечения 6, проходящего через нижнюю кромку гипаровидной боковой поверхности, являющейся наименьшей относительно других аналогичных его сечений, по крайней мере, в пределах гипаровидной части ствола 1.

Площадь поперечного сечения 6 при этом может быть равна наименьшему из поперечных сечений условного бесконечного гипара, идентичного по закону формообразования поверхности, описывающей ствол, и определена в диапазоне
0 ≅ F_min< F_исх, где F_min и F_исх соответственно минимальная нижняя и исходная верхняя площади поперечного сечения ствола 1, а угол поворота α в плане нижнего сечения относительно верхнего определен в интервале значений:
π>α > 0
Гипаровидный ствол 1 может быть выполнен с переменными по высоте градиентом угла поворота и площадями промежуточных поперечных сечений относительно исходного.

Форма контура поперечного сечения ствола 1 может быть выполнена меняющейся по его высоте, в том числе с переходом квадратного, или прямоугольного, или трапецеидального, или ромбического, или произвольного многогранного, или комбини- рованного профиля в геометрически неподобные исходной формы контура поперечного сечения.

Ствол 1 может быть выполнен не менее чем из двух объемных параллельно расположенных или полого сходящихся книзу гипаров, объединенных в оголовки и/или по боковой грани.

Способ изготовления свай включает операции изготовления арматуры, фиксации ее в форме-опалубке, сблокированной из секций, формование, выдерживание до набора прочности и распалубку. При этом продольную арматуру, арматурные пряди или каркасы (на чертежах не показаны) изготавливают двойной длины, в том числе с технологическими допусками, необходимыми для фиксации в опалубке, и размещения поперечной разделительной стенки между изготавливаемыми сваями. Сваи формуют не менее, чем попарно, размещая их соосно в каждой паре навстречу одна другой, нижними оконечностями 3, между которыми образуют общий для каждой соосной пары свай временный технологический стык или несовершенный технологический шарнир. Разделение арматуры и, соответственно, разрушение временного технологического стыка или несовершенного шарнира между сваями производят после формования и набора необходимой прочности бетоном до или после распалубки свай. Формование могут осуществлять посекционно, с попеременными поворотами опалубочной формы относительно средней поперечной оси в угловом диапазоне до α≅±π при этом поочередно поднимают над осью поворотов рабочий торец формы, по крайней мере для укладки и уплотнения бетона в полости с армированием и временно фиксируют форму в наклонных положениях, либо в вертикальных, меняя "верх" и "низ", и наоборот. Формование свай могут производить с осевым статическим или динамическим, в том числе ударно-циклическим уплотнением бетона и распространением давления, динамических вибрационных или ударных воздействий вдоль оси по направлению от оголовка к нижнему концу сваи.

Сущность: ствол сваи с гранями в виде части гипара выполнен с площадью поперечного сечения, проходящего через нижнюю кромку гипаровидной боковой поверхности, наименьшей относительно других его сечений, по крайней мере, в пределах гипаровидной части ствола. Приведены варианты выполнения сечений ствола и зависимости для определения площади оптимального наименьшего поперечного сечения. В способе изготовления сваи, включающем изготовление арматуры, фиксацию ее в опалубке, формование, выдержку до набора прочности и распалубку, арматуру изготавливают двойной длины, сваи формуют попарно с соосным размещением их одна навстречу другой нижними оконечностями с образованием временного технологического стыка или несовершенного технологического шарнира, а разделение арматуры между сваями производят после формования и набора бетоном прочности. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Свая, включающая ствол с оголовком, нижней оконечностью и боковой поверхностью в форме части гипара с переменной по его высоте площадью поперечного сечения и взаимным угловым смещением в плане разновысотных поперечных сечений относительно центров, расположенных на оси сваи, отличающаяся тем, что ствол выполнен с площадью поперечного сечения, проходящего через нижнюю кромку гипаровидной боковой поверхности, наименьшей относительно других поперечных сечений, по крайней мере в пределах гипаровидной части ствола. 2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения ствола, проходящего через нижнюю кромку боковой поверхности ствола, равна наименьшему из поперечных сечений условного бесконечного гипара, идентичного по закону формообразования поверхности, описывающей ствол, и определана в диапазоне
0 ≅ F_min < F_исх,
где F_min, F_исх соответственно минимальная нижняя и исходная верхняя площади поперечного сечения ствола,
а угол α поворота в плане нижнего сечения относительно верхнего определен в интервале значений p > α > 0
3. Свая по п.1, отличающаяся тем, что гипаровидный ствол выполнен с переменными по высоте градиентами угла поворота и площади промежуточных поперечных сечений относительно исходного. 4. Свая по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что форма контура поперечного сечения ствола выполнена меняющейся по его высоте, в том числе с переходом квадратного, прямоугольного, трапецеидального, ромбического, произвольного многоранного или комбинированного профиля в геометрически неподобные исходной формы контуры поперечного сечения. 5. Свая по пп.1 3, отличающаяся тем, что ствол выполнен не менее чем из двух объемных, параллельно расположенных или полого сходящихся книзу частей гипаров, объединенных в оголовке и/или по боковой грани. 6. Свая по п.4, отличающаяся тем, что гипары, образующие ствол, выполнены разнозаходными. 7. Способ изготовления сваи, включающий операции изготовления арматуры, фиксации ее в опалубке, сблокированной из секций, формование, выдерживание до набора прочности и распалубку, отличающийся тем, что продольную арматуру, арматурные пряди или каркасы изготавливают двойной длины, в том числе с технологическими допусками, необходимыми для фиксации в опалубке и размещения поперечной разделительной стенки между изготавливаемыми сваями, сваи формуют не менее чем попарно с соосным размещением в каждой паре свай навстречу одна другой нижними оконечностями и образованием общего для каждой соосной пары свай временного технологического стыка или несовершенного технологического шарнира между ними, причем разделение арматуры и соответственно разрушение временного технологического стыка или несовершенного шарнира между сваями производят после формования и набора необходимой прочности бетоном до или после распалубки. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что формование сваи осуществляют посекционно с попеременными поворотами опалубочной формы относительно средней поперечной оси в угловом диапазоне α ≅ ± π при этом поочередно поднимают над осью поворотов один из рабочих торцов формы по крайней мере для укладки и уплотнения бетона в полости с армированием, и временно фиксируют форму в наклонных положениях либо в вертикальных, меняя затем местами "Верх" и "Низ" и наоборот. 9. Способ по пп.7 и 8, отличающийся тем, что формование сваи производят с осевым статическим или динамическим, в том числе ударно-циклическим уплотнением бетона и распространением давления динамических, вибрационных или ударных воздействий вдоль оси по направлению от оголовка к нижнему концу сваи.