Защитная прокладка для погружения сваи в грунт Российский патент 2025 года по МПК E02D13/10 

Изобретение относится к вспомогательным устройствам для возведения сооружений и фундаментов зданий или дорожных магистралей на разных типах грунта и может быть применено в строительной или транспортной отраслях промышленности для обеспечения погружения свай в грунт.

В настоящее время активно развиваются сборные строительные конструкции, получаемые за счет стыковки и соединения свай между собой. Для стыковки и соединения свай между собой используются штифтовые системы соединения, которые установлены на соединяемых концах двух свай и, как правило, включают в себя основание с установленными на нем нагелями и стаканами для ответных нагелей штифтового соединения другой сваи и стопорными элементами для фиксации полученного свайного соединения. Поскольку нагели выступают над поверхностью основания штифтового соединения, они нуждаются в защите от ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок, которые воспринимает штифтовое соединение в процессе погружения сваи в грунт различными методами.

В качестве прототипа выбрана железобетонная свая, содержащая полое бетонное тело, арматурный каркас, часть которого представлена предварительно напряженными арматурными стержнями, расположенными продольно и выступающими с торцевого конца сваи, и несъемное устройство для распределения нагрузки при ударном погружении сваи. Выступающие концы арматурных стержней выполнены резьбовыми, а на торце тела сваи со стороны выступающих концов арматурных стержней установлена защитная крышка. Несъемное устройство для распределения нагрузки при ударном погружении сваи представлено последовательно установленными на защитную крышку резиновой прокладкой, ударной шайбой и уплотнительной площадкой, при этом резиновая прокладка и ударная шайба имеют сквозные отверстия для приема выступающих резьбовых концов арматурных стержней. Также ударная шайба имеет углубления для размещения в них крепежных гаек, посредством которых обеспечивается закрепление на свае устройства для распределения нагрузки при ее ударном погружении, в частности посредством их навинчивания на резьбовые концы арматурных стержней. Уплотнительная площадка обеспечивает восприятие и передачу ударных нагрузок всем нижеследующим элементам конструкции сваи [CN 219825227 U, опубл. 13.10.2023 г.].

Недостатком прототипа является невозможность его применения для защиты нагелей штифтовых систем свайных соединений от ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок, которые воспринимает штифтовое соединение в процессе погружения сваи в грунт различными методами, поскольку известная свая не имеет данного типа соединения на своем конце и не может быть использована для создания сборных строительных конструкций, так как не имеет никаких средств для сочленения ее с другими сваями и используется в качестве одиночного элемента.

Следует отметить, что используемое в конструкции прототипа несъемное устройство для распределения нагрузки при ударном погружении сваи также имеет ряд недостатков. Первый из них заключается в том, каким образом реализовано взаимодействие между уплотнительной площадкой и концами арматурных стержней, которые по факту упираются в поверхность площадки, вследствие чего при ударе молотом вся нагрузка передается непосредственно в концы арматурных стержней. Другим недостатком известного устройства является высокий риск разрушения резиновой прокладки под действием ударных нагрузок вследствие того, что прилагаемые нагрузки имеют динамический характер и достаточно большую знакопеременную величину, что может привести к нарушению сплошности прокладки, в результате чего проходящие через нее концы арматурных стержней не только окажутся незащищенными от внешней среды, в которой эксплуатируется свая, но и ввиду отсутствия демпферного эффекта, создаваемого прокладкой, подвергнутся дополнительным деформациям ввиду получаемых через площадку ударных нагрузок. Также недостатком известного устройства для распределения нагрузки при ударном погружении сваи является его несъемность, поскольку очевидно, что при передаче ударной нагрузки от уплотнительной площадки в арматурные стержни их концы будут деформированы, что исключает возможность демонтажа устройства и многоразового использования с другими сваями для их погружения в грунт.

Вследствие этого на данный момент не существует устройства, способного обеспечить защиту нагелей штифтового соединения в процессе погружения сваи в грунт, ввиду чего требуется его создание.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости создания устройства, способного обеспечить защиту штифтового соединения от ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок, возникающих в процессе погружения сваи в грунт.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании многоразовой защитной прокладки, снижающей риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Защитная прокладка для погружения сваи в грунт, характеризующаяся тем, что имеет основание из ударопрочного неэластичного материала, в котором выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, при этом основание имеет толщину, превышающую высоту нагеля, а отверстие снабжено по меньшей мере одним фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия.

Основание защитной прокладки обеспечивает восприятие, распределение и передачу нагрузки погружаемой свае, совокупно с этим снижая риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи. Основание защитной прокладки на виде сверху может иметь форму и размеры, повторяющие форму и размеры основания штифтового соединения погружаемой сваи, что обеспечивает равномерное распределение и передачу нагрузки к погружаемой свае. Основание имеет толщину, превышающую высоту нагеля штифтового соединения погружаемой сваи, что обеспечивает погружение нагеля штифтового соединения погружаемой сваи в сквозное отверстие для фиксации на нем прокладки целиком и исключает возможность воздействия на него ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок за счет отсутствия соприкосновения торцевой поверхности нагеля с наголовником или иным элементом, передающим нагрузку от приспособления, обеспечивающего выработку погружающего усилия. Толщина основания может превышать высоту нагеля штифтового соединения погружаемой сваи на величину от 3,5 до 15,5%.

Основание выполнено из ударопрочного неэластичного материала, что обеспечивает эффективную передачу нагрузки погружаемой свае и препятствует изменению толщины прокладки за счет исключения ее упругих деформаций. Ударопрочный неэластичный материал может быть представлен металлом, например чугуном. В наиболее предпочтительном варианте ударопрочный неэластичный материал может быть представлен конструкционным полимером, выбранным из группы полиамидов, например капролоном или нейлоном, что дополнительно снижает риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи.

В основании выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи. Количество, расположение и диаметры отверстий могут соответствовать количеству, расположению и диаметрам нагелей штифтового соединения погружаемой сваи. На кромках отверстия могут быть выполнены фаски, что дополнительно снижает риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи за счет снижения концентрации напряжения вокруг кромок отверстий.

Сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи снабжено фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия. Такой фрикционный элемент обеспечивает надежную фиксацию прокладки на нагеле и препятствует ее смещению в процессе погружения сваи в грунт, а также обеспечивает поглощение и сглаживание ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок. Для этого кольцо может быть выполнено из эластичного материала, обладающего стойкостью к истиранию и воздействию агрессивных внешних сред, в частности из термопластичного полиуретана. Внутренний диаметр кольца может составлять от 88 до 98% от диаметра сквозного отверстия. Внешний диаметр кольца может составлять от 102 до 125% от диаметра сквозного отверстия. Высота кольца может составлять от 5 до 14% от высоты сквозного отверстия, что обеспечивает оптимальную площадь поверхности соприкосновения кольца с поверхностью нагеля и поверхностью паза, при которой трение фиксации будет достаточным для удержания кольца в пазе и не будет препятствовать установке и снятию защитной прокладки. При этом разница между внешним и внутренним диаметрами кольца может быть равна высоте кольца или может превышать ее, что обеспечивает сохранение жесткости кольца и препятствует его выворачиванию в процессе снятия защитной прокладки. Высота паза может соответствовать высоте устанавливаемого в него кольца. Глубина паза определяется разницей между наружным диаметром кольца и диаметром сквозного отверстия.

В случае если сквозное отверстие для фиксации прокладки снабжено одним фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия, то этот паз может быть выполнен на середине высоты сквозного отверстия.

В случае если сквозное отверстие для фиксации прокладки снабжено более чем одним вышеописанным фрикционным элементом, то пазы для установки в них колец могут быть выполнены внутри сквозного отверстия на равном расстоянии от середины высоты сквозного отверстия.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что защитная прокладка для погружения сваи в грунт имеет основание из ударопрочного неэластичного материала, в котором выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, при этом основание имеет толщину, превышающую высоту нагеля, а отверстие снабжено по меньшей мере одним фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия.

Выполнение в основании по меньшей мере одного сквозного отверстия для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, а основания, имеющим толщину, превышающую высоту нагеля, позволяет расположить нагели штифтового соединения погружаемой сваи, в частности их торцы, ниже поверхности, воспринимающей ударные, вибрационные, сжимающие и иные виды нагрузок в процессе погружения сваи в грунт.

Выполнение основания из ударопрочного неэластичного материала обеспечивает равномерное распределение и эффективную передачу ударных, вибрационных, сжимающих и иных видов нагрузок погружаемой свае в целом без риска деформации прокладки, а наличие в сквозном отверстии фрикционного элемента в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия, повышает сцепление между нагелем и основанием прокладки, за счет чего обеспечивается надежная фиксация прокладки на штифтовом соединении. Помимо этого, наличие описанного фрикционного элемента предотвращает воздействие точечных нагрузок на нагель штифтового соединения погружаемой сваи за счет их поглощения и амортизации.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в создании многоразовой защитной прокладки, снижающей риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не известна защитная прокладка для погружения сваи в грунт, характеризующаяся указанной совокупностью существенных признаков, а также не известен достигаемый изобретением технический результат.

Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - Защитная прокладка для погружения сваи в грунт с одним выполненным в ее основании сквозным отверстием, вид сверху.

Фиг. 2 - Фрагмент защитной прокладки для погружения сваи в грунт по Фиг. 1, поперечный разрез.

Фиг. 3 - Защитная прокладка для погружения сваи в грунт с двумя выполненными в ее основании сквозными отверстиями и штифтовое соединение с двумя нагелями, изометрия.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Защитная прокладка для погружения сваи в грунт имеет основание 10 из капролона. В основании 10 выполнено сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, снабженное фрикционным элементом. Диаметр сквозного отверстия соответствует диаметру нагеля, на котором фиксируется прокладка, а на кромках сквозного отверстия выполнены фаски. Толщина основания 10 превышает высоту нагеля, на котором фиксируется прокладка, на 13%.

Фрикционный элемент представляет собой кольцо 12, установленное в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи. Паз расположен на середине высоты сквозного отверстия. Кольцо 12 выполнено из термопластичного полиуретана. Внутренний диаметр кольца 12 составляет 89% от диаметра сквозного отверстия. Внешний диаметр кольца составляет 124% от диаметра сквозного отверстия. Высота кольца 12 составляет 10% от высоты сквозного отверстия.

В одном из вариантов исполнения в основании 10 защитной прокладки выполнено два отверстия для фиксации прокладки на двух нагелях 14 штифтового соединения погружаемой сваи (Фиг. 3).

Изобретение работает следующим образом.

Прокладку устанавливают на подготавливаемую к забивке сваю путем фиксации основания 10 на нагеле 14 (нагелях 14) путем размещения в сквозном отверстии (или отверстиях). Фиксация нагеля 14 в сквозном отверстии обеспечивается посредством взаимодействия кольца 12 и боковой поверхности нагеля 14. Острие сваи устанавливают в место забивки, а на штифтовое соединение с установленной на нем защитной прокладкой устанавливают наголовник сваебойного дизель-молота, после чего осуществляют забивку сваи. В процессе забивки сваебойный дизель-молот оказывает ударное воздействие на защитную прокладку, и под воздействием ударной нагрузки свая погружается в грунт. По окончании забивки сваи на необходимую глубину со сваи снимают наголовник и защитную прокладку и устанавливают защитную прокладку на следующую подготавливаемую к забивке сваю.

Таким образом, конструкция разработанной защитной прокладки не только исключает возможность ее самопроизвольного демонтажа при перемещении сваи из горизонтального в вертикальное положение, но и оказывает существенный положительный эффект на процесс забивки сваи, при осуществлении которого основание 10, выполненное из капролона, обеспечивает защиту нагелей 14 сваи от разрушения ударной нагрузкой. При этом фрикционный элемент в виде кольца 12, за счет плотного обжатия им нагеля 14, обеспечивает надежную фиксацию прокладки на нагеле 14 и препятствует ее смещению в процессе забивки сваи, а также обеспечивает поглощение и сглаживание ударных нагрузок, за счет выполнения его из термопластичного полиуретана, что обеспечивает защиту нагелей 14 сваи от разрушения под действием такого типа нагрузок. Выполнение фасок на кромках сквозного отверстия обеспечивает снижение концентрации напряжения вокруг кромок отверстий, что также обеспечивает защиту нагелей 14 сваи от разрушения под действием ударной нагрузки, а также исключает риск заклинивания нагелей 14 в отверстиях, обеспечивая возможность демонтажа защитной прокладки после забивки сваи.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в создании многоразовой защитной прокладки, снижающей риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи.

Изобретение относится к вспомогательным устройствам для возведения сооружений и фундаментов зданий или дорожных магистралей на разных типах грунта и может быть применено в строительной или транспортной отраслях промышленности для обеспечения погружения свай в грунт. Защитная прокладка для погружения сваи в грунт имеет основание из ударопрочного неэластичного материала, в котором выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, при этом основание имеет толщину, превышающую высоту нагеля, а отверстие снабжено по меньшей мере одним фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия. Технический результат состоит в создании многоразовой защитной прокладки, снижающей риск повреждения нагеля штифтового соединения погружаемой сваи. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Защитная прокладка для погружения сваи в грунт, характеризующаяся тем, что имеет основание из ударопрочного неэластичного материала, в котором выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие для фиксации прокладки на нагеле штифтового соединения погружаемой сваи, при этом основание имеет толщину, превышающую высоту нагеля, а отверстие снабжено по меньшей мере одним фрикционным элементом в виде кольца, установленного в паз, выполненный на цилиндрической поверхности отверстия.

2. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что толщина основания превышает высоту нагеля замкового свайного соединения забиваемой сваи на величину от 3,5 до 15,5%.

3. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что основание выполнено из конструкционного полимера, выбранного из группы полиамидов.

4. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что на кромках сквозного отверстия выполнены фаски.

5. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что кольцо выполнено из термопластичного полиуретана.

6. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что внутренний диаметр кольца составляет от 88 до 98% от диаметра сквозного отверстия.

7. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что внешний диаметр кольца составляет от 102 до 125% от диаметра сквозного отверстия.

8. Защитная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что высота кольца составляет от 5 до 14% от высоты сквозного отверстия.