Мобильная установка для проведения статических испытаний грунтов сваями Российский патент 2023 года по МПК E02D33/00 

Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерным изысканиям в строительстве, и может быть использовано для проведения статических испытаний грунтов сваями как на стадии инженерно-геологических изысканий для проектирования фундаментов, так и на стадии контрольных испытаний грунтов сваями для проверки соответствия их несущей способности расчетным нагрузкам. Кроме того, изобретение может быть использовано для проведения статических испытаний грунтов оболочками, штампами, моделями фундаментов различной конструкции и т.д.

Известна мобильная установка для проведения статических испытаний штампов и свай (патент RU 2713019 С1, МПК E02D 33/00, опубл. 03.02.2020, Бюл. №4), принятая за прототип, состоящая из домкрата, реперной системы, датчиков перемещений, упорной конструкции в виде геодезического купола с пластиной, расположенной в верхнем ярусе и анкерами, расположенными по периметру основания.

Главные недостатки прототипа заключаются в следующем:

- конструкция установки в процессе статического нагружения работает неэффективно, поскольку стержни верхнего яруса геодезического купола, воспринимающие распорное усилие от домкрата через верхнюю пластину, испытывают значительно большие усилия по сравнению с другими его стержнями, вследствие чего нарушается принцип равномерного распределения распорного усилия от домкрата через узлы геодезического купола по всем элементам установки;

- пластина, расположенная в верхнем ярусе геодезического купола, не позволяет равномерно распределить распорное усилие от домкрата через узлы геодезического купола по всем элементам установки, так как дополнительные стержни, удерживающие пластину, и стержни верхнего яруса геодезического купола испытывают значительно большие усилия по сравнению с другими стержнями геодезического купола;

- дополнительные стержни, удерживающие верхнюю пластину, не приходят в узлы геодезического купола, вследствие чего в них возникают дополнительные локальные (внеузловые) усилия, значительно уменьшающие эффективность работы данных дополнительных стержней;

- использование дополнительных стержней для удержания пластины, расположенной в верхнем ярусе геодезического купола, существенно увеличивает время и усложняет процесс сборки (разборки) конструкции геодезического купола;

- наличие в конструкции геодезического купола элементов, необходимых только для обеспечения дополнительных мер безопасности при работе с установкой, таких как страховочные тросы в системе нагружения и дополнительные стержни, предотвращающие падение расположенной в верхнем ярусе геодезического купола пластины с высоты.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности использования мобильной установки для проведения статических испытаний грунтов сваями, состоящей из упорной конструкции в виде сборно-разборного на болтовых соединениях геодезического купола, натяжных элементов и анкеров, расположенных по периметру основания купола. Повышение эффективности выражается в обеспечении равномерного распределения распорного усилия от домкрата через верхний узел геодезического купола по всем стержням и узлам геодезического купола на анкеры, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков, за счет использования натяжных элементов, соединяющих верхний узел геодезического купола с узлами его нижнего яруса, а также в сокращении времени и уменьшении трудоемкости выполнения работ по сборке (разборке) упорной конструкции за счет исключения из ее состава пластины, расположенной в верхнем ярусе купола, и дополнительных стержней, удерживающих данную пластину.

Причинно-следственная связь между заявленными существенными признаками и техническим результатом следующая. Использование натяжных элементов, соединяющих верхний узел геодезического купола с узлами его нижнего яруса, позволит уменьшить усилия, возникающие в стержнях верхнего яруса геодезического купола в процессе статического нагружения сваи, и тем самым обеспечить равномерное распределение распорного усилия от домкрата через верхний узел купола по всем элементам установки. Распорное усилие от домкрата в стержнях купола будет распределяться в виде растягивающих и сжимающих усилий, в натяжных элементах - в виде растягивающих усилий, а в анкерах - в виде выдергивающей нагрузки. Исключение из состава упорной конструкции пластины, расположенной в верхнем ярусе купола, и дополнительных стержней, удерживающих данную пластину, а также страховочных тросов в системе нагружения, необходимых для предотвращения падения стальных элементов с высоты, позволит сократить время и уменьшить трудоемкость выполнения работ по сборке (разборке) упорной конструкции.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена мобильная установка для проведения статических испытаний грунтов сваями.

На фиг. 2 показан вид сверху на мобильную установку для проведения статических испытаний грунтов сваями.

На фиг. 3 изображен разрез 1-1.

Описание заявляемого технического решения

Мобильная установка для проведения статических испытаний грунтов сваями состоит из домкрата 1, упорной конструкции в виде сборно-разборного на болтовых соединениях геодезического купола 2, натяжных элементов 3, анкеров 4, расположенных по периметру основания купола 2, реперной системы 5 и датчиков измерения перемещений 6. Анкеры 4 закручены в грунтовый массив 7. Верхний узел геодезического купола 2 связывается с узлами своего нижнего яруса при помощи натяжных элементов 3. Распорное усилие от домкрата 1 воспринимается верхним узлом геодезического купола 2 и натяжными элементами 3, благодаря которым равномерно распределяется по всем стержням и узлам геодезического купола 2 и передается на анкеры 4, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков.

Технологическая последовательность монтажа мобильной установки для проведения статических испытаний грунтов сваями следующая. На сваю 8, при помощи которой будет испытываться грунт, устанавливается домкрат 1. От оси сваи 8 на равноудаленном расстоянии в грунтовый массив 7 закручиваются анкеры 4. После закручивания анкеров 4 осуществляется сборка упорной конструкции в виде сборно-разборного на болтовых соединениях геодезического купола 2. После сборки геодезического купола 2 его верхний узел соединяется с узлами нижнего яруса при помощи натяжных элементов 3. Далее осуществляется установка реперной системы 5 с размещением на ней датчиков измерения перемещений 6.

Принцип работы мобильной установки для проведения статических испытаний грунтов сваями следующий. Нагружение сваи 8 осуществляется распорным усилием от домкрата 1, которое воспринимается верхним узлом геодезического купола 2 и натяжными элементами 3, благодаря которым равномерно распределяется по всем стержням и узлам геодезического купола 2 и передается на анкеры 4, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков. Под действием распорного усилия от домкрата 1 свая 8 погружается в грунт. Величина погружения сваи 8 в грунт измеряется при помощи датчиков измерения перемещений 6, установленных на реперной системе 5.

Технологическая последовательность демонтажа мобильной установки для проведения статических испытаний грунтов сваями осуществляется в обратной последовательности.

Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерным изысканиям в строительстве, и предназначено для проведения статических испытаний грунтов сваями как на стадии инженерно-геологических изысканий для проектирования фундаментов, так и на стадии контрольных испытаний грунтов сваями для проверки соответствия их несущей способности расчетным нагрузкам, а также может быть использовано для проведения статических испытаний грунтов оболочками, штампами, моделями фундаментов различной конструкции. Мобильная установка для проведения статических испытаний грунтов сваями состоит из домкрата, упорной пространственной конструкции в виде сборно-разборного на болтовых соединениях геодезического купола, анкеров, расположенных по периметру основания купола, реперной системы и датчиков измерения перемещений. Верхний узел геодезического купола соединен с узлами нижнего яруса при помощи натяжных элементов для обеспечения равномерного распределения распорного усилия от домкрата по всем стержням и узлам геодезического купола и передачи его на анкеры, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков, при этом использованы натяжные элементы, соединяющие верхний узел геодезического купола с узлами его нижнего яруса, позволяющие уменьшить усилия, возникающие в стержнях верхнего яруса геодезического купола в процессе статического нагружения сваи, и тем самым обеспечивающие равномерное распределение распорного усилия от домкрата через верхний узел купола по всем элементам установки, и распределения распорного усилия от домкрата в стержнях купола в виде растягивающих и сжимающих усилий, в натяжных элементах в виде растягивающих усилий, а в анкерах - в виде выдергивающей нагрузки. Технический результат состоит в повышении эффективности использования мобильной установки для проведения статических испытаний грунтов сваями, то есть обеспечении равномерного распределения распорного усилия от домкрата по всем стержням и узлам геодезического купола на анкеры, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков, за счёт использования натяжных элементов, соединяющих верхний узел геодезического купола с узлами его нижнего яруса, а также сокращении времени и уменьшении трудоёмкости выполнения работ по сборке (разборке) упорной конструкции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Мобильная установка для проведения статических испытаний грунтов сваями, состоящая из домкрата, упорной пространственной конструкции в виде сборно-разборного на болтовых соединениях геодезического купола, анкеров, расположенных по периметру основания купола, реперной системы и датчиков измерения перемещений, отличающаяся тем, что верхний узел геодезического купола соединен с узлами нижнего яруса при помощи натяжных элементов, для обеспечения равномерного распределения распорного усилия от домкрата по всем стержням и узлам геодезического купола и передачи его на анкеры, выполненные из наращиваемых по глубине буровых шнеков, при этом использованы натяжные элементы, соединяющие верхний узел геодезического купола с узлами его нижнего яруса, позволяющие уменьшить усилия, возникающие в стержнях верхнего яруса геодезического купола в процессе статического нагружения сваи, и тем самым обеспечивающие равномерное распределение распорного усилия от домкрата через верхний узел купола по всем элементам установки, и распределения распорного усилия от домкрата в стержнях купола в виде растягивающих и сжимающих усилий, в натяжных элементах в виде растягивающих усилий, а в анкерах - в виде выдергивающей нагрузки.

2. Мобильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что количество анкеров, расположенных по периметру основания геодезического купола, варьируется в зависимости от вида грунта, длины, диаметра или стороны поперечного сечения анкера, а также значения статической нагрузки, которая прикладывается к свае для испытания грунта.

3. Мобильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что домкраты выполнены гидравлического, механического, пневматического и электрического принципов действия.

4. Мобильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что натяжные элементы выполнены из канатов, тросов, строп, арматурных стержней или шпилек, наращиваемых по длине при помощи соединительных гаек.

5. Мобильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что стержни геодезического купола выполнены из металла или пластика.