СВАЯ Российский патент 2005 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свай, погружаемых методом статического вдавливания посредством вдавливаемых установок или методом динамического погружения с помощью сваебойных агрегатов.

Известна свая, включающая сужающийся книзу ствол с продольными сужающимися выемками на боковых гранях и продольными ребрами, при этом продольные ребра расположены в нижней части ствола соосно с выемками, а каждое ребро выполнено треугольным в поперечном сечении и расширяющимся книзу в виде прямоугольного треугольника в продольном сечении с основанием, расположенным в уровне нижнего торца ствола, и вершиной в месте примыкания к соответствующей выемке (Авторское свидетельство СССР № 1493744, МПК Е 02 D 5/30, 1987г.).

Недостатком данной сваи является низкая технологичность изготовления, поскольку конструкция сваи предусматривает использование одноразовых опалубков сложной конфигурации, что существенно удорожает их изготовление и увеличивает трудоемкость. Поточное производство указанных свай организовать невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является свая, выполненная в виде призматического ствола с пирамидальным наконечником, на боковых гранях которого по всей длине выполнены продольные пазы, расширяющиеся и углубляющиеся в направлении наконечника (Патент РФ № 2049856, МПК Е 02 D 5/30, 1992г.).

Основным недостатком данной сваи являются существенные затраты энергии при ее погружении. Затраты энергии зависят как от скорости погружения, так и конструктивного выполнения сваи. При забивке свай в грунт значительное усилие приходится на преодоление сопротивления грунта разрушению. Наличие пазов на всей длине ствола, включая наконечник, позволяет снизить усилие при погружении сваи. Процесс раздвижки и выдавливания грунта осуществляется в пределах высоты пирамидального наконечника сваи, именно в этой зоне возникают максимальные напряжения в грунте. Снизить усилие погружения возможно за счет оптимального конструктивного выполнения наконечника сваи.

Задача, положенная в основу заявляемого изобретения, заключается в снижении усилия погружения сваи при сохранении высокой несущей способности.

Поставленная задача достигается тем, что свая, выполненная в виде призматического ствола с пирамидальным наконечником, на боковых гранях которого по всей длине выполнены продольные пазы, углубляющиеся в направлении к наконечнику, согласно заявляемому техническому решению угол наклона пирамидальных граней наконечника с осью ствола составляет 30° - 45°, продольные пазы углубляются в направлении к наконечнику так, что образуют с осью ствола угол 10°-24°, при этом пазы имеют в поперечном сечении форму трапеции с основанием, расположенным на боковой грани ствола, а ширина паза составляет 0,3-0,5 ширины боковой грани.

Выполнение пирамидального наконечника с углом наклона граней к оси ствола 30°-45°и продольных пазов, углубляющихся в направлении к наконечнику так, что поверхность паза образует с осью ствола сваи угол 10°-24°, обеспечивает оптимальное заострение наконечника. Это позволяет грунту под заостренным наконечником сваи выдавливаться в менее напряженную зону, что снижает лобовое сопротивление грунта, а следовательно, снижает усилие погружения сваи. Продольные пазы, имеющие форму трапеции, ширина которых составляет 0,3-0,5 ширины боковой грани, позволяют увеличить площадь контакта боковой поверхности сваи с грунтом, что способствует повышению ее несущей способности.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сваи;

на фиг. 2 - сечение по А-А;

на фиг. 3 - сечение по Б-Б;

на фиг. 4 - вид по стрелке В.

Свая включает призматический ствол 1 с пирамидальным наконечником 2. Угол наклона пирамидальных граней наконечника с осью ствола составляет 30-45° На боковых гранях ствола вдоль всей длины выполнены продольные пазы 3, которые углубляются в направлении к наконечнику так, что образуют с осью ствола угол 10-24°. Пазы имеют в поперечном сечении форму трапеции, в которой большее основание расположено на боковой грани ствола (фиг.2), а его ширина составляет 0,3-0,5 ширины боковой грани.

Влияние угла наклона пирамидальных граней наконечника к оси ствола и угла наклона продольного паза к оси ствола, а также определение оптимальной ширины и формы продольного паза оценивалось экспериментально. Для чего создавались одинаковые условия погружения свай, каждая из которых отличалась или углом наклона грани наконечника к оси ствола, или углом наклона продольного паза к оси ствола, или шириной и формой продольного паза.

Экспериментально установлено, что оптимальным является угол наклона пирамидальных граней наконечника к оси ствола 30-45°, которому соответствуют минимальные усилия погружения сваи в грунт. Максимальные усилия при погружении приходятся на сваи с углом наклона граней наконечника к оси ствола до 30°. Это объясняется возрастающим лобовым сопротивлением грунта погружению сваи, так как площадь контакта наконечника с грунтом увеличивается. При увеличении угла наклона граней наконечника к оси ствола свыше 50 усилие погружения сваи резко возрастает, что объясняется увеличением сопротивления грунта погружению наконечника сваи.

У всех свай с продольными пазами, углубляющимися в направлении к наконечнику, существенное снижение усилия погружения отмечено при угле наклона паза к оси ствола 10°-24°.

Значительное влияние на усилие погружения оказывает площадь контакта боковой поверхности сваи с грунтом, которая может изменяться за счет изменения ширины паза и его профиля. Снижение усилий погружения наблюдалось при ширине паза 0,3-0,5 ширины боковой поверхности грани.

Большее значение ширины паза принимать нецелесообразно, так как это приведет к снижению прочности и устойчивости сваи, а следовательно, к снижению несущей способности сваи по материалу. При этом выполнение паза в виде трапеции обеспечивает максимальную площадь контакта сваи с грунтом, что повышает несущую способность сваи по грунту.

Таким образом, оптимальная конструктивная форма выполнения наконечника сваи, определяемая как углом наклона пирамидальных граней наконечника к оси ствола, так и углом наклона к оси ствола продольных, углубляющихся в направлении к наконечнику пазов, позволяет снизить сопротивление грунта при погружении сваи, а рациональная форма и размеры продольных пазов способствует повышению несущей способности сваи.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1493744, МПК Е 02 D 5/30, 1987г. - аналог.

2. Патент РФ №2049856, МПК Е 02 D 5/30, 1992г. - прототип.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свай, погружаемых методом статического вдавливания посредством вдавливаемых установок или методом динамического погружения с помощью сваебойных агрегатов. Свая выполнена в виде призматического ствола с пирамидальным наконечником, на боковых гранях которого по всей длине выполнены продольные пазы, углубляющиеся в направлении к наконечнику. Новым является то, что угол наклона пирамидальных граней наконечника с осью ствола составляет 30°-45°, продольные пазы углубляются в направлении к наконечнику так, что образуют с осью ствола угол 10°-24°, при этом пазы имеют в поперечном сечении форму трапеции с основанием, расположенным на боковой грани ствола, а ширина паза составляет 0,3-0,5 ширины боковой грани. Технический результат изобретения состоит в снижении усилия погружения сваи при сохранении высокой несущей способности. 4 ил.

Свая, выполненная в виде призматического ствола с пирамидальным наконечником, на боковых гранях которого по всей длине выполнены продольные пазы, углубляющиеся в направлении к наконечнику, отличающаяся тем, что угол наклона пирамидальных граней наконечника с осью ствола составляет 30 - 45°, продольные пазы углубляются в направлении к наконечнику так, что образуют с осью ствола угол 10 - 24°, при этом пазы имеют в поперечном сечении форму трапеции с основанием, расположенным на боковой грани ствола, а ширина паза составляет 0,3-0,5 ширины боковой грани.