Свая Советский патент 1993 года по МПК E02D5/30 

Изобретение относится к области строительства, в частности, к конструкциям свай, используемых при возведении фундаментов зданий и сооружений.

Целью изобретения является повышение несущей способности и надежности свай за счет регулирования высоты ушире- ния в зависимости от конкретных условий.

На фиг.1 изображена предложенная свая, общий вид, начальное положение до разрушения сжимаемой части; на фиг.2 - то же, конечное положение после разрушения сжимаемой части и образования уширенной пяты; на фиг.3,4 - вид уширения в плане по сечениям А-А и Б-Б на фиг.2 при круглом и прямоугольном сечении сердечника.

Свая включает ствол, выполненный по высоте составным из сжимаемой части 1, расположенной между несжимаемыми верхней 2 и нижней 3 частями, нижняя часть 3 выполнена в виде клина (или усеченной пирамиды или конуса) 4, обращенного вершиной вверх. Нижний торец 5 верхней несжимаемой части 2 выполнен горизонтальным. Верхний торец 4 нижней части 3 снабжен жестким несжимаемым сердечником 6, направленным вверх вдоль ствола до

соединения с полостью 7, центрально расположенной в торце 5 части 2. Сжимаемая 1 сваи выполнена из бетона 8 ослабленной прочности в сравнении с прочностью бетона частей 1,2.

Сваю погружают в грунт забивкой или вдавливанием, лучше в предварительно вы- штампованную скважину 9.

Жесткий сердечник 6 при изготовлении сваи защемлен в полости на глубину h3, из условия обеспечения требований несущей способности при изготовлении, транспортировке свай и производстве работ.

При погружении сваи в грунт без лидер- ной скважины несущая способность сжимаемой части 1 будет обеспечиваться минимально необходимой прочностью бетона 8, при этом сердечник 6 в работе сваи на вертикальные нагрузки при погружении участвовать не .будет, что позволит погрузить сваю на требуемую глубину в зависимости от конкретных грунтовых условий, прочности разрушаемой части и способа погружения.

При превышении нагрузок происходит разрушение бетона 8 сжимаемой части 1. Нижний конец части 3 сааи по зтой причине

ел

с

00

о о ю

Јь

о

со

прекращает погружение, так как в этот момент происходит образование уширения части 1 в виде пяты. Окончательная форма уширения сваи по высоте определяется в зависимости от глубины погружения сердечника 6 в полость 7 и упора в торцевой ее части 10.

Глубина полости 7, определяемая соотношением (1), обуславливает оптимальную высоту уширения в конкретных инженерно- геологических условиях. При превышении оптимальной высоты (недобивке) размер пяты в плане не позволит достичь максимальной несущей способности сваи. При высоте уширения меньшей оптимальной может произойти срез выступающих в стороны частей пяты, что также приведет к снижению несущей способности сваи.

Для стравливания воздуха из полости 7 предусмотрены технологические зазоры (не показаны) или, например, может быть выполнена перфорация в полом.сердечнике.

Для закрепления уширенной пяты в составе материала 8 может быть предусмотрено содержание сухой бетонной смеси, например, сухой смеси песка, щебня и цемента, которая затвердевает при воздействии грунтовых вод, содержащихся в порах влажных и обводненных грунтов, Кроме того, возможно искусственное внесение в ли- дерную скважину необходимого количества воды. Сухую бетонную смесь, например, в; полиэтиленовых пакетах закладывают в бетон при формировании сжимаемой части ствола сваи до затвердения бетона.

В сухой бетонной смеси может содержаться арматура в виде фибр. :

По внешней поверхности части 1 может быть выполнена тонкая жесткая оболочка по всей высоте части 1 или частично.

Прим е р,1. Свая сечением см, длиной 5,0 м. Грунты пылевато-глинистые с пределом текучести IL 0,1.

Неразрушаемая верхняя часть -2,5 м.

Разрушаемая (средняя часть) Ьсж 2,0 м.:

Нижний твердый наконечник - 0,5 м.

Жесткий несжимаемый сердечник - 10 х 10 см.

Требуется определить глубину полости, если согласно произведенному расчету наиболее оптимальное уширение для данных условий имеет радиус около 0,31 м, то есть высоту около 0,62 м. и что обеспечивает соответствующую максимальную несущую способность сваи. (Расчет высоты уширения сваи произведен по аналогии с.расчетами фундаментов в вытрамбованных котлованах, в частности формулы 26 в книге автора

Крутова В.И. и др. Фундаменты в вытрамбованных котлованах. М., Стройиздат, 1985 г., стр. 92).

Принимая глубину заделки Ьэ сердечни- ка в полости в размере 15,0 см., определим искомую величину hn по формуле:

hn Из + ЬСж. - Ьуш.. где Пуш.. 0,62 м. Подставляя значения получим: hn 0,15м + 2,0 м- 0,62м «1,55м.

Снижение высоты .сжимаемой части составит 2,0 м.-0,62 м «1,4 м. Пример №2.

Свая-сечением 30 хЗО см, длиной 5,0 м. Грунты песчаные гравелистые.

Верхняя неразрушаемая часть-3,5 мм Средняя разрушаемая часть НСж 1,0 м. ; Нижний твердый наконечник - 0,5 м.

Жесткий несжимаемый сердечник - ме- таллическая труба диаметром 10 см.

Требуется определить глубину полости, если известие, что наиболее оптимальное уширение для данных условий имеет радиус около 0,25 м. то есть высоту около 0,5 м. Принимая глубину заделки сердечника в полости (в данном случае, например, в размере 20,0 см.), определим пп - 0,20 м. t +1,Ом,-0,5 0,7м.

Снижение высоты сжимаемой части, а, следовательно, и длины сваи, по которой; можно визуально судить о достигнутом оптимальном уширении, составит 1,0 м - 0,5 . 0,5м.. : / :: ;:;: Ч;; -;-:;- .-.-5S;xv Следует отметить, что оптимальная 1ы- сота уширении может-назначаться не только по расчету, но и быть уточнена по результатам опытных испытаний в конкретных грунтовых условиях. . :,Лг. ...,;....,.;. . ;.:(,.

Преимущества заявленного изобрете- ния в сравнении с известными техническими решениями:

повышение несущей способности и надежности свай за счет включения в совместную работу жёсткого сердечника;

повышение точности погружения

свай до заданных отметок, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях;

; возможность выполнения наклонных

свай в отличие от прототипа;

снижение материалоемкости (стали, цемента), учитывая, что сжимаемая часть сваи выполняется с минимально необходимой прочностью;

. предложенные сваи целесообразны для использования в особых условиях, в том числе, например, в пучинистых, набухающих и просадочных грунтах, а также при сейсмических воздействиях. Но особо целесообразно

и рационально их применение для условий строительства в районах вечномерзлых грунтов;

.Формула изобретения

Свая, включающая составной по высоте ствол из сжимаемой части, расположенной между несжимаемыми верхней и выполненной в виде клина, обращенного вершиной вверх, нижней частями, одна из которых имеет сердечник, заведенный в полость, образованную в другой несжимаемой части ствола, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения несущей способности и надеж-

ности за счет обеспечения возможности регулирования высоты уширения ствола, сердечник выполнен в нижней несжимаемой части, причем глубина полости определена зависимостью

hn Ьз + Ьсж - Ь

yui.

где hn - глубина полости;

п3 - первоначальная глубина заделки сердечника в полости;

ИСж - высота сжимаемой части ствола до погружения сваи;

Иуш - высота уширения ствола после погружения сваи.

Б-В

Сущность изобретения: в свае, имеющей сжимаемую часть, расположенную между несжимаемыми верхней и нижней частями, сердечник выполнен в нижней несжимаемой части, а в верхней образована полость, в которую заведен сердечник. Глубина полости определена приведенной зависимостью, 4 ил.

Фиг.Ъ

Фиг. А