СВАЯ ЗАБИВНАЯ Российский патент 2015 года по МПК E02D5/56 

Известна забивная свая (см. патент №1794134, ΜΠΚ Ε02D 5/56, 07.02.93., Бюл. №3), включающая расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность каждая из которых образована четным количеством, не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основание каждого равнобедренного треугольника превышает величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.

Недостатками известной сваи являются ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт, а также большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо изготовить включающийся расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность каждой из которых образована четным количеством, не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основания каждого равнобедренного треугольника превышают величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола, по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является забивная свая (см. патент №2431018, МПК Ε02D 5/48, 10.10.2011, Бюл. №28), включающая винтовой ствол, выполненный из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренных треугольников, равного равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно последующей на 120°.

Недостатком известной сваи является сложность изготовления, ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт.

Техническим решением является облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей.

Техническое решение достигается тем, что в свае забивной, включающей винтовой ствол, винтовой ствол выполнен по периметру в виде пустотелой конической винтовой поверхности, смонтированной по периметру винтового ствола и изготовленной из полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, с образованием по периметру снаружи винтовой поверхности винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей двоякой кривизны вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой сваи забивной.

Новизна заключается в том, что благодаря наружным винтовым и внутренним поверхностям двоякой кривизны сопротивление погружению сваи забивной в грунт снижается что облегчает погружение ствола в грунт и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что винтовая поверхность выполнена винтовой конической, что облегчает погружение сваи в грунт.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что винтовая поверхность по всей длине имеет переменное плавное не только поперечное, но и плавное продольное сечение, что обеспечивает уменьшение сопротивления при погружении сваи в грунт.

Новизна усматривается также в том, что при погружении сваи в грунт ввинчивание винтовой поверхности производится многозаходными каналами криволинейной формы, что уменьшает сопротивления при погружении в грунт и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по периметру винтовой поверхности образованы винтовые поверхности с переменной шириной вогнутой криволинейной формы по ее длине, что уменьшает сопротивление при погружении сваи в грунт.

Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине винтовой поверхности, расширяет технологические возможности и уменьшает сопротивление грунта при погружении сваи.

Новизна обусловлена также тем, что винтовая коническая поверхность по периметру выполнен из свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине винтовой поверхности полос выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения с образованием по периметру винтовой рубашки винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей вогнутой формы с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки, что упрощает изготовление, облегчает погружение сваи в грунт, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что винтовой ствол выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри винтового ствола в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными снаружи поперечного сечения винтового ствола, что облегчает погружение и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что винтовой ствол по периметру выполнен из трех и более скрученных в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на оправке в виде параболоида вращения полос выпуклой криволинейной формы, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос выпуклой криволинейной формы в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения образованы внутри квинтового ствола криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине винтового ствола, что не только облегчает погружение, но и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что винтовой ствол по периметру снабжен тремя, четырьмя, пяти, шести и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется от и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри винтового ствола, что облегчает погружение сваи в грунт и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос выпуклой криволинейной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри винтового ствола криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине винтового ствола, что не только облегчает погружение сваи в грунт, но и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что винтовой ствол по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри винтового ствола, что увеличивает не только скорость погружения и обегчает погружение, но и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним и наружный винтовым поверхностям двоякой кривизны сопротивление грунта погружению сваи снижается, это способствует расширению технологических возможностей.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним и наружным винтовым поверхностям облегчается погружение сваи в грунт и расширяются технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена свая забивная, погруженная в грунт; на фиг. 2 - винтовой ствол сваи, общий вид, смонтированный из десяти полос; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2 фиг. 4 - одна из полос выпуклой криволинейной формы; на фиг. 5 - вид полосы после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 6 - вид полосы после сгиба ее на оправке в виде параболоида вращения; на фиг. 7 - разрез Α-A на фиг. 6.

Свая забивная (фиг. 1) включает винтовой ствол 1, имеющий оголовок 2.

Для облегчения погружения с противоположной оголовку 2 торцевой части винтового ствола 1 образованы режущие кромки (на чертежах не показаны).

Винтовой ствол 1 конической формы выполнен, например (фиг. 1, фиг. 2), из десяти полос 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Пустотелая коническая винтовая поверхность изготовлена с образованием по ее периметру многозаходных винтовых поверхностей с винтовыми линиями и винтовыми канавками вогнутой формы 13 относительно наружной поверхности и выпуклыми 14 относительно внутренней поверхности винтового ствола с центрами кривизны снаружи конической винтовой поверхности и описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, например, линиями второго порядка кривизны:

- эллипсом x²/а²+y²1/b²=1;

- параболой y²=2·р·х;

- гиперболой y=к/х;

Линиями третьего порядка кривизны и выше:

- Декартов лист x³+y³-3·а·х·y=0;

- локон Аньези y=a³·(α+x²);

- строфоида y=х²(а+х)/(а-х);

- улитка Паскаля (x²+y²-2R·x)²-а²·(x²+y²)=0 и т.д.;

и линиями n-го порядка кривизны - полиномами.

Пустотелая коническая винтовая поверхность винтового ствола 1 (фиг. 2, фиг. 3) выполнена из полос 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, например, с боковыми кромками 15 и 16 выпуклой криволинейной формы (фиг. 4), выполненными с разными размерами по ширине полос, например, на фиг. 4 полоса 3 изготовлена шириной 17 у основания конической винтовой поверхности винтовой сваи 2, которая больше ширины 18 у верхнего основания винтовой сваи 1, где крепится оголовок 2. Полосы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 с боковыми кромками 15 и 16 выпуклой криволинейной формы описаны кривыми различного порядка и степени кривизны с разными размерами по ширине полос 17 и 18, с увеличением ширины полос по длине конической винтовой поверхности винтового ствола 1 скрученны по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 5) относительно продольной оси Ο₁-O₁ и изогнуты по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения 19 (фиг. 6, фиг. 7) с образованием по периметру конической винтовой поверхности винтовой сваи 1 винтовых линий, одна из винтовых линий показана утолщенной линией 20-21 на фиг. 2, фиг. 3, и винтовых поверхностей 22 (фиг. 3) вогнутой формы в виде винтовых канавок 23 (фиг. 2, фиг. 3) с центрами кривизны, например, снаружи пустотелой конической винтовой поверхности.

Полосы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 после сгиба снимают с оправки 19 (фиг. 6, фиг. 7) и соединяют друг с другом боковыми сторонами (боковыми кромками 15 и 16) известными методами, например сваркой, с образованием по периметру пустотелой конической винтовой поверхности винтового ствола 1 винтовых линий и винтовых канавок 13 и 14 с переменным, увеличивающимся по длине пустотелой конической винтовой поверхности винтового ствола 1 шагом S₁, Одна из винтовых линий 20-21 показана на фиг. 2 и фиг. 3 утолщенной линией.

Таким образом, каждая из полос 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как полоса 3 на фиг. 4, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении (фиг. 5). Скрученную таким образом полосу 3 размещают на оправке 19 в виде параболоида вращения (фиг. 6, фиг. 7) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие винтовой ствол 1. Далее три, четыре, пять и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности винтового ствола 1, благодаря чему облегчается погружение сваи в грунт.

Погружение сваи осуществляется забивкой и вдавливания по оголовку 2 сваи. При этом свая поворачивается и погружается в грунт. Наличие режущих кромок и винтовых канавок 13 на наружной поверхности винтовой сваи и винтовых канавок 14 на внутренней поверхности винтовой сваи облегчает погружение в грунт сваи забивной, причем внутренняя поверхность обеспечивает заполнение внутренней полости грунтом, который не выдавливается в прилегающие слои грунта, а направляются внутрь сваи забивной. По мере погружения забивной сваи верхние слои грунта, находящиеся внутри забивной сваи, уплотняются, что приводит к повышению несущей способности сваи забивной.

Из-за наличия на наружной и внтуренней поверхностях сваи забивной линий и винтовых поверхностей винтовая свая погружается в грунт без приложения крутящего момента, так как происходит самозавинчивание сваи забивной по мере погружения ее в грунт.

Предложенная конструкция сваи может быть использована в любых грунтовых условиях производства работ - в слабых, водонасыщенных, пластичных, песчаных, пластиномерзлых и мерзлых грунтах, обеспечивает повышение несущей способности и облегчение погружения.

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению. Технический результат - облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей. Свая забивная включает винтовой ствол, который выполнен по периметру в виде пустотелой конической винтовой поверхности, смонтированной по периметру винтового ствола и изготовленной из полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, с образованием по периметру снаружи винтовой поверхности винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей двоякой кривизны вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки. 7 ил.

Свая забивная, включающая винтовой ствол, отличающаяся тем, что винтовой ствол выполнен по периметру в виде пустотелой конической винтовой поверхности, смонтированной по периметру винтового ствола и изготовленной из полос выпуклой криволинейной формы, выполненных по боковым кромкам полос кривыми второй степени кривизны с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, с образованием по периметру снаружи винтовой поверхности винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей двоякой кривизны вогнутой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи винтовой рубашки.