Результат интеллектуальной деятельности: СВАЯ

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям висячих свай, в том числе из бетона и железобетона, предназначенных для использования при возведении свайных фундаментов в связных и сыпучих грунтах, в том числе пониженной прочности, сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтах.

Из существующего уровня техники известны сваи призматической формы сплошного поперечного сечения в виде квадрата, цельные и составные, с поперечным армированием ствола сваи (ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия»). Сваи по ГОСТ 19804-2012 имеют призматическую форму со сплошным поперечным сечением в виде квадрата. Недостатком такого технического решения является нерациональный расход материалов на единицу ее несущей способности.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению является свая призматической формы сплошного поперечного сечения, цельная или составная, с поперечным армированием ствола, отличающаяся тем, что поперечное сечение сваи имеет форму равностороннего треугольника, площадь которого равна площади поперечного сечения соответствующей сваи квадратного сечения по ГОСТ 19804-2012 (RU 2594499, МПК E02D 5/30, С1, опубл. 20.08.2016) Недостатком такого технического решения является необходимость перерасчета существующих свайных фундаментов со сваи с квадратным поперечным сечением на сваю с треугольным поперечным сечением.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование конструкции сваи, позволяющее одновременно рационально использовать материалы при изготовлении сваи и отсутствие необходимости перерасчета существующих свайных фундаментов со сваи с квадратным поперечным сечением на сваю с треугольным поперечным сечением.

Данный технический результат достигается тем, что предложена свая призматической формы сплошного поперечного сечения, цельная или составная с поперечным армированием ствола, в качестве формы поперечного сечения которой используется равносторонний треугольник со стороной, определяемой исходя из условия:

где - несущая способность сваи квадратного поперечного сечения по ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия»; - несущая способность сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника.

Так, например, несущая способность висячей забивной сваи длиной 12 метров с поперечным сечением в форме квадрата со стороной 0,35 метров по ГОСТ 19804-2012, установленной в пылевато-глинистый грунт с показателем текучести I_L=0,3, определяется по формуле:

где γ_c - коэффициент условий работы сваи в грунте; γ_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; γ_cƒ - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; А -площадь опирания на грунт сваи, м²; - наружный периметр i-го сечения сваи, м; ƒ_i - расчетное сопротивление i-гo слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа; h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85» коэффициент γ_c условий работы сваи в грунте принимается равным γ_c=1; коэффициент γ_cR условий работы грунта под нижним концом сваи принимается равным γ_cR=1; коэффициент γ_cƒ условий работы грунта на боковой поверхности сваи принимается равным γ_cƒ=1; расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи для заданного вида грунта равно R=3700 кПа; площадь А опирания сваи с поперечным сечением в форме квадрата на грунт равна A=0,1225 м²; толщины слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи равны h₁=h₂=h₃=h₄=h₅=h₆=2 м; наружный периметр сечения сваи равен м; расчетные сопротивления слоев грунта основания на боковой поверхности сваи равны ƒ₁=30 кПа, ƒ₂=38 кПа, ƒ₃=42 кПа, ƒ₄=44 кПа, ƒ₅=46 кПа, ƒ₆=48 кПа.

Таким образом, несущая способность висячей забивной сваи с поперечным сечением в форме квадрата будет равна:

Рассмотрим преимущества сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника.

На основании равенства несущих способностей свай с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника и квадрата, можно получить геометрические характеристики сваи с треугольным сечением: сторона сваи м, периметр м, площадь поперечного сечения м².

Очевидно, что площадь сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника меньше площади А сваи с поперечным сечением в форме квадрата. Поскольку длины рассчитанных свай одинаковы, то расход материалов на изготовление сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника будет меньше по сравнению с расходом материалов на изготовление сваи с квадратным сечением. Кроме того, треугольная форма поперечного сечения и отсутствие в ее составе сложных, в том числе изогнутых, элементов обеспечит простоту изготовления сваи.

Применение свай предлагаемой конструкции позволит использовать существующие проектные решения свайных фундаментов без перерасчета их несущей способности.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет одновременно рационально использовать материалы при изготовлении сваи и исключить необходимость перерасчета существующих свайных фундаментов со сваи с квадратным поперечным сечением на сваю с треугольным поперечным сечением.