Результат интеллектуальной деятельности: ВИНТОВАЯ СВАЯ

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению.

Известна винтовая свая (см. патент №2412307, МПК B02D 5/56, опубл. 20.01.2011, бюл. №5), включающая винтовой пустотелый ствол с режущими кромками, смонтированный из секций, выполненных из восьми, десяти, двенадцати и т.д. четного числа равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя боковыми сторонами, при этом секции соединены друг с другом свободными третьими сторонами треугольников с образованием пустотелого винтового ствола, по периметру которого расположены направленные навстречу друг другу четыре, пять, шесть и более ломаных правых и левых винтовых линий с образованием внутренних четырех, пяти, шести и более винтовых канавок, направленных навстречу друг другу с одинаковым шагом, и закрепленный на поверхности грунта гайкой.

Недостатком известной сваи является ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт, а также большая сложность и трудоемкость изготовления, недостаточная жесткость и виброустойчивость, особенно для больших по длине и малых по диаметру винтовых свай.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является винтовая свая (см. патент №2228402, МПК7 Ε02Д 5/56, 10.05.2004, бюл. №13), включающая винтовой пустотелый ствол из полос, снабженный режущими кромками и закрепленный на поверхности грунта гайкой, каждая из полос из которых согнуты попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по периметру направляющих трех ломанных винтовых линий, в точках излома которых - вершинах расположены места схождения четырех равносторонних треугольников - ребер жесткости.

Недостатком известной сваи является ограниченные технологические возможности и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт, а также большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо на полосе выполнять сначала надрезы, выполненные под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по долине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом необходимо соединять эти полосы под строго определенным углом 70°, недостаточная жесткость и виброустойчивость, особенно для больших по длине и малых по диаметру винтовых свай.

Техническим решением является облегчение погружения ствола в грунт, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей, повышение жесткости и виброустойчивости винтовой сваи.

Техническое решение достигается тем, в винтовой свае, включающей винтовой ствол, винтовой ствол выполнен по периметру в виде пустотелой цилиндрической винтовой поверхности с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, изготовленной из трех или более прямоугольных полос, одинаковых по ширине и по длине, вогнутой или выпуклой формы относительно оси винтовой поверхности, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке и соединенных между собой с образованием по периметру винтовой поверхности напусков в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси винтовой поверхности с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой поверхности.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой винтовой сваи.

Новизна обусловлена тем, что винтовой ствол по всей длине выполнен в виде пустотелой цилиндрической винтовой поверхности с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, снабженной многозаходными криволинейными винтовыми поверхностями в виде винтовых каналов, которые ввинчиваются в грунт и придают винтовой свае продольное движение, определяемое шагом винтовых поверхностей.

Новизна изобретения обусловлена также тем, что винтовая поверхность смонтирована по всему винтовому стволу, что обеспечивает уменьшение затрат энергии на ее погружение.

Новизна заключается в том, что благодаря наружным винтовым поверхностям двоякой кривизны сопротивление грунта при погружении снижается, это способствует облегчению погружения.

Новизна заключается в том, что винтовая цилиндрическая поверхность выполнена из трех и более винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны, что снижает сопротивление грунта при погружении, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что винтовая поверхность выполнена цилиндрической, что обеспечивает плавное погружение в грунт и снижение сопротивления грунта при погружении винтовой сваи.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что винтовая поверхность по всей длине имеет плавное поперечное сечение, что обеспечивает уменьшение сопротивления грунта при погружении.

Новизна усматривается также в том, что ввинчивание винтовой сваи производится многозаходными каналами криволинейной формы, что облегчает погружение и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по периметру винтовой поверхности образованы винтовые поверхности вогнутой криволинейной формы по ее длине, что уменьшает сопротивление погружению сваи.

Новизна обусловлена также тем, что винтовая поверхность винтовой сваи по периметру выполнена из свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине винтовой поверхности прямоугольных полос, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых на цилиндрической оправке по винтовым линиям в поперечном направлении с образованием по периметру винтовой поверхности винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси симметрии винтовой поверхности с центрами кривизны, расположенными наружи или внутри поперечного сечения винтовой поверхности, что облегчает ее погружение в грунт.

Новизна заключается в том, что по всей длине снаружи винтовой поверхности образованы напуски в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой поверхности, что облегчает погружение в грунт и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - винтовая свая с винтовым стволом, смонтированным из трех полос, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1 винтового ствола с центрами кривизны полос внутри винтовой поверхности; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1 винтового ствола с центрами кривизны полос снаружи винтовой поверхности; на фиг. 4 - вид прямоугольной полосы после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси Ο₁-О₁; на фиг. 5 - вид полосы после скручивания ее на цилиндрической оправке; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез В-В с совмещением кромок двух полос; на фиг. 8 - винтовая свая, смонтированная из восьми полос, общий вид; фиг. 9 - разрез D-D на фиг. 8.

Винтовая свая включает винтовой ствол 1, выполненный в виде винтовой цилиндрической поверхности, и закрепленную на поверхности 2 грунта 3 гайку 4, через которую пропущен ствол, имеющий оголовок 5 (фиг. 1). Для облегчения погружения с противоположной оголовку 2 торцевой части винтового ствола 1 образованы режущие кромки (на чертеже не показаны).

Пустотелая цилиндрическая винтовая поверхность 1 изготовлена, например, из трех (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) одинаковых по ширине и по длине полос 6, 7, 8 (фиг. 2) или 9, 10, 11 (фиг. 3), свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке и соединенных между собой с образованием по периметру винтовой поверхности наружных напусков А, Б, В (фиг. 2, фиг. 3) в виде винтовых лопастей, изготовлена с наружными криволинейными поверхностями вогнутой 6, 7, 8 формы (фиг. 2) с центрами кривизны снаружи цилиндрической винтовой поверхности 1 или выпуклой 9, 10, 11 формы (фиг. 3) относительно оси симметрии цилиндрической винтовой поверхности 1 с центрами кривизны внутри цилиндрической винтовой поверхности 1. Напуски А, Б, В показаны на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 отделенными от полос штрихпунктирными линиями 12 с двумя точками.

Линии соединения свернутых в винт полос образуют ясно выраженные, однонаправленные трехходовые с постоянным шагом винтовые линии 13-14, 15-16, 17-18 по периметру цилиндрической винтовой пустотелой рубашки 5 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3).

Полосы 6, 7, 8 или 9, 10, 11 соединяют друг с другом с образованием напусков А, Б, В известными методами, например сваркой, и с образованием по периметру цилиндрической винтовой пустотелой поверхности 1 не только винтовых линий 13-14, 15-16, 17-18 по наружному периметру, но и внутренних винтовых канавок К₁, К₂, К₃ (фиг. 2, фиг. 3) с постоянным по длине пустотелой цилиндрической винтовой поверхности 1 шагом S₁ винтовых линий (фиг. 2).

Каждая из полос 6, 7, 8 или 9, 10, 11 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии Ο₁-Ο₁, например полоса 6 на фиг. 4 с продольными боковыми кромками 19 и 20, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении. Скрученную таким образом полосу размещают на цилиндрическую оправку 21, как, например, на фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7 полосу 6, и изгибают так, чтобы кромки 19 и 20 полосы 6 разместились бы в поперечном направлении по винтовым линиям. При этом полоса 6 деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 7 и 8. Далее деформированные таким образом полосы размещают на оправке 21, например как на фиг. 7 полосы 6 и 7, например боковой стороной 20 полосы 7 с штрихпунктирной с двумя точками линией 12 полосы 6 и соединяют известными способами, например сваркой.

Пустотелая цилиндрическая винтовая поверхность 1 (фиг. 8, фиг. 9) может быть выполнена не только из трех, но и более полос с напусками 12, например, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, скрученных по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 6) и изогнутых в поперечном направлении (фиг. 7, фиг. 8).

Каждая из полос 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии Ο₁-Ο₁, например как полоса 6 на фиг. 4 с продольными боковыми кромками 19 и 20, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении. Скрученную таким образом полосу размещают на цилиндрическую оправку 21, как, например, на фиг. 5 полосу 6, и изгибают так, чтобы кромки 19 и 20 полосы 6 разместились бы в поперечном направлении по винтовым линиям. При этом полоса 6 деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы. Далее деформированные таким образом полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 размещают на оправке 21, например как на фиг. 5, фиг. 6 полосы 6 и 7, например боковой стороной 20 полосы 7 с штрихпунктирной с двумя точками линией 12 полосы 6 и соединяют известными способами, например сваркой.

Пустотелая цилиндрическая винтовая поверхность 1 может быть изготовлена (фиг. 1, фиг. 8) из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой по длине винтовых полос криволинейной вогнутой (фиг. 2) или выпуклой (фиг. 4) формы относительно оси вращения винтовой поверхности 1 и описанных кривыми различного порядка и степени кривизны, например, линиями второго порядка кривизны:

- эллипсом x²/a²+y²/b²=1;

- параболой y²=2*p*x;

- гиперболой y=к/х;

Линиями третьего порядка кривизны и выше:

- Декартов лист x³+y³-3*а*x*y=0;

- локон Аньези y=а³*(α²+x²);

- строфоида y³=x²(a+x)/(a-x);

- улитка Паскаля (x²+y²-2R*x)²-а²*(x²+y²)=0 и т.д.;

и линиями n-го порядка кривизны - полиномами.

Линии соединения свернутых в винт полос образуют ясно выраженную цилиндрическую многозаходную винтовую поверхность 1 (фиг 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 8, фиг. 9).

Погружение винтовой сваи осуществляется забивкой и вдавливанием по оголовку 5 сваи.

Предложенная конструкция сваи может быть использована в любых грунтовых условиях производства работ, обеспечивает облегчение погружения, упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет скручивания каждой полосы и изготовления винтового ствола 1 с напусками, что обеспечивает дополнительное искривление поверхности винтового ствола 1, благодаря чему облегчается погружение сваи в грунт, расширяются технологические возможности.