Сейсмостойкая свая-оболочка высокой несущей способности Российский патент 2021 года по МПК E02D5/38 

Конструкция сейсмостойкой сваи-оболочки разработана для применения в качестве свайных фундаментов зданий, сооружений, а также фундаментов мостовых переходов, буровых установок, работающих в шельфовой зоне океанов и морей, а также портовых гидротехнических оградительных и берегоукрепительных сооружений свайного типа для грунтовых условиях, в том числе подверженных воздействию сейсмических нагрузок.

Уровень техники (аналоги и прототип):

Известны конструкции свай-оболочек, выполненные из металлических или железобетонных секций, соединяемых с помощью электросварных или болтовых стыков /1/.

Основными недостатками вышеуказанных свай-оболочек, особенно большой длины, являются: длительное время необходимое на стыковку секций во время погружения, особенно в условиях сложения глинистых грунтов текучей консистенции и способных к проявлению эффекта «засасывания», закрепляющее тело сваи-оболочки с такой силой, что дальнейшее погружение сильно затруднено.

Сваи-оболочки этой конструкции обладают низкой несущей способностью в условиях работы с грунтом основания при воздействиях на здания или сооружения сейсмической нагрузки - в основном из-за работы острия сваи с окружающем грунтом основания по площади «нетто».

За прототип принята конструкция сваи-оболочки /2/ с диафрагмой в виде усеченного конуса, которая при погружении уплотняет грунт внутри сваи-оболочки. А затем, когда столб грунта уплотнится, у острия будет сформировано плотное ядро грунта, которое, работая с грунтом основания по площади «брутто» сформирует уплотненную зону около свайного грунта.

Однако, основным недостатком этой конструкции - трудность изготовления диафрагмы в виде усеченного конуса из листовой стали и установки ее во внутренней полости сваи-оболочки.

Предлагаемая свая-оболочка (фиг. 1), представлена в виде многосекционной металлической конструкции, основным элементом которой является секция (1.2), один конец которой заканчивается раструбом (4) с устроенными в его стенках соединительными элементами (6), а другой - окнами (3) для размещения в них соединительных элементов после стыковки верхней секции с раструбом. При этом соединительные элементы раструба подгибаются в сторону центральной оси сваи-оболочки, а затем, обвариваются электросварочным швом.

В нижней части секции сваи-оболочки устраивается диафрагма из балок таврового профиля (5). Один конец балки приваривается к внутренней стенке секции (1), а другой к отрезку трубы (7), центральная ось которого совмещена с центральной осью секции. Расстояния между полками тавровых балок в месте крепления к стенке секции должны быть не менее 1/3 d, где d - ширина полки тавровой балки. Сборка диафрагмы может собираться в кондукторе, а затем, устанавливаться внутри нижней части секции, считая от острия сваи-оболочки на расстоянии, определенном при проектировании свайного фундамента.

В процессе погружения сваи-оболочки, проходя через слой воды (14), а затем заиленной слой грунта (13), пропуская их через отверстия трубы (7) и тавровых балок (5) диафрагмы до тех пор, пока последняя не коснется более твердой части грунта основания. При дальнейшем погружении сваи-оболочки полки тавровых балок начинают уплотнять впереди себя грунт, сначала формируя плотное ядро грунта (8), а затем, сжимая столб грунта (9), формирует плотное ядро в уровне острия сваи-оболочки (10). Плотное ядро, в уровне проектной отметки, преодолевая сопротивление грунта, заставляет его двигаться по плоскостям скольжения (11) навстречу движения сваи-оболочки (1), формируя вокруг ее тела уплотненную зону грунта (12).

В итоге расчеты показывают, что несущая способность по грунту основания сваи с диафрагмой выше обычной сваи-оболочки без диафрагмы не менее 20 раз.

Применение предлагаемой конструкции сваи-оболочки отвечает всем требованиям новизны технического решения и позволяет существенно снизить производственные затраты по стыковке, повысить производительность труда, сократить материалоемкость, многократно увеличить несущую способность по грунту основания за счет работы острия по площади «брутто».

1. Горбунов-Посадов М.И. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика, М. Стройиздат, 1985, стр. 156-159.

2. Ковалевский А.А., Васюк В.В., RU 2400597 С2.

Изобретение относится к строительству, а именно к свайным фундаментам зданий, сооружений, а также фундаментам мостовых переходов, буровых установок, работающих в шельфовой зоне океанов и морей, а также портовых гидротехнических оградительных и берегоукрепительных сооружений свайного типа для грунтовых условий, в том числе подверженных воздействию сейсмических нагрузок. Свая-оболочка состоит из металлических секций, и установленной во внутренней полости одной из секций диафрагмой. Для улучшения технологических возможностей и сокращения времени на стыковку к верхней части секции приварен раструб с устроенными в нем соединительными элементами, а в нижней части секции устроены окна, в которые при соединении с раструбом нижней секции входят соединительные элементы раструбов, соединительные элементы при установке верхней секции подгибаются в сторону центральной оси сваи-оболочки, позволяя ей работать на выдергивающие нагрузки. Технический результат состоит в обеспечении снижения времени стыковки секций, повышении производительности труда, повышении несущей способности сваи, снижении материалоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Свая-оболочка, состоящая из металлических секций и установленной во внутренней полости одной из секций диафрагмой, отличающаяся тем, что для улучшения технологических возможностей и сокращения времени на стыковку к верхней части секции приварен раструб с устроенными в нем соединительными элементами, а в нижней части секции устроены окна, в которые при соединении с раструбом нижней секции входят соединительные элементы раструбов, соединительные элементы при установке верхней секции подгибаются в сторону центральной оси сваи-оболочки, позволяя ей работать на выдергивающие нагрузки.

2. Свая-оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что диафрагма в виде усеченного конуса составлена из балок таврового профиля, один конец которых приварен к внутренней стенке сваи-оболочки, а второй - к отрезку трубы, центральная ось которой совмещена с центральной осью сваи, расстояния между полками должны быть не менее 1/3 d, где d - ширина полки тавра.