ВИНТОВАЯ СВАЯ Российский патент 2001 года по МПК E02D5/56 

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использовано в вечномерзлых грунтах в качестве устройств, работающих на вдавливающие или выдергивающие нагрузки, например, для крепления трубопроводов, опор, мачт линий электропередач и других сооружений.

Известна винтовая свая (а. с. СССР N 366248, кл. E 02 D 5/56, 1970), включающая ствол с винтовой нарезкой.

Недостатком такой сваи является большая металлоемкость, а также необходимость применения для погружения мощных завинчивающих установок, обладающих значительными крутящими моментами. Кроме того, для погашения реакции отпора грунта на винт необходима пригрузка сваи осевой вдавливающей нагрузкой.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является винтовая свая, включающая ствол с винтовой нарезкой (а.с. СССР N 727750, E 02 D 5/56, 1980, прототип), снабженная расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой, через которую пропущен ствол.

Однако такие сваи металлоемки и погружение их в вечномерзлый грунт весьма затруднительно, так как погружение их вызывает смещение больших объемов грунта, равных объему погруженной сваи, и возникновение в околосвайном пространстве зон уплотнения, что увеличивает силы трения и затрудняет погружение.

Задачей изобретения является облегчение погружения сваи и снижение металлоемкости.

Задача решается тем, что винтовой ствол снабжен расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой и согласно изобретению выполнен пустотелым из полос, свернутых в винт, в продольном и поперечном направлении и снабжен режущими кромками.

Существенность отличий заключается в том, что при погружении предлагаемой сваи грунт не раздвигается, а завинчивается, точнее навинчивается на внутренний столб грунта многозаходный ствол сваи, что увеличивает несущую способность сваи и позволяет, в сравнении с известными винтовыми сваями, уменьшить толщину сваи стенок при сохранении жесткости и прочих технических характеристик, т.е. металлоемкость.

Существенность отличий заключается в том, что грунт не выдавливается в рядом прилегающие слои грунта, а заполняет внутреннюю полость сваи, которая выполнена с внутренней поверхностью, что снижает силы трения металла сваи о грунт и облегчает погружение сваи, так как уменьшаются нормальные к боковой поверхности сваи силы давления грунта на поверхность сваи.

Существенность отличий заключается в том, что ствол сваи выполнен многозаходным (три и более заходов винтовых линий), что не только облегчает погружение, но и сокращает время погружения.

Существенность отличий заключается в том, что поверхность сваи (винтовая поверхность) выполнена по кривым (криволинейным) из полос, свернутых в винт в продольном и поперечном направлениях, и поэтому сопротивление (силы трения) погружению сваи значительно снижается, т.е. облегчается их погружение.

На фиг. 1 изображена винтовая свая, погруженная в грунт; на фиг. 2 - ствол сваи; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, винтовые полосы описаны кривыми вогнутой формы, у которых центры кривизны расположены вне поперечного сечения ствола; на фиг. 4 - то же, винтовые полосы описаны кривыми выпуклой формы, у которых центры кривизны расположены внутри поперечного сечения ствола; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 6 -сечение Б-Б на фиг. 5.

Винтовая свая включает винтовой ствол 1 и расположенную и закрепленную на поверхности 2 грунта 3 гайку 4, через которую пропущен ствол 1, имеющий оголовок 5. Ствол 1 изготовлен в виде однонаправленной винтовой колонны, выполнен по периметру их трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине винтовой колонны винтовых полос 6, 7, 8, криволинейной вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения ствола, имеющих режущие кромки 9, 10, 11 и описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, например, линиями второго порядка кривизны:
- эллипсом X²/a² + 4²/b² = 1;
- параболой Y² = 2 • P • X;
- гиперболой Y = K/X.

Линиями третьего порядка кривизны и выше:
- декартов лист X³ + Y³ - 3 • a • x • y = 0;
- локон Аньези Y = a³(α²+X²);
- строфоида Y³ = X²(a+x)/(a-x);
- улитка Паскаля (X² + Y² - 2P_xX)² - a²(X² + Y²) = 0,
линиями n-го порядка кривизны - кривые описаны полиномами.

Линии соединения свернутых в винт полос образуют ясно выраженную однонаправленную трехходовую и более винтовую колонну. Соединение свернутых в винт полос 6, 7, 8 может быть осуществлено известными методами, например, сваркой. Причем угол подъема витков ствола и гайки (на чертежах не показан) α ≥ arc tgf, где f - коэффициент трения сваи и гайки.

Для облегчения погружения с противоположной оголовку 5 торцевой части ствола, а точнее полос 6, 7, 8, выполнены режущие кромки 9, 10, 11 (фиг. 5, 6).

Погружение сваи осуществляется забивкой и вдавливанием по оголовку 5 сваи. При этом свая, проворачиваясь в гайке 4, погружается в грунт 3.

При угле подъема витков ствола 1 α ≥ arc tgf, где f - коэффициент трения материала ствола 1 и гайки 4, трение в винтовой паре "ствол-гайка" отсутствует и свая заворачивается в грунт 3 без приложения крутящего момента.

Предложенная конструкция сваи может быть использована в любых грунтовых условиях производства работ - в слабых, водонасыщенных, пластичных, песчаных пластично-мерзлых и мерзлых грунтах, обеспечивая облегчение погружения и снижение материалоемкости.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Винтовая свая включает винтовой ствол, снабженный расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой. Новым является то, что ствол выполнен пустотелым из полос, свернутых в винт в продольном и поперечном направлении, и снабжен режущими кромками. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в облегчении погружения сваи и снижении материалоемкости. 6 ил.

Винтовая свая, включающая винтовой ствол, снабженный расположенной и закрепленной на поверхности грунта гайкой, отличающаяся тем, что ствол выполнен пустотелым из полос, свернутых в винт в продольном и поперечном направлении, и снабжен режущими кромками.