Результат интеллектуальной деятельности: Свая забивная

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению.

Известна свая забивная, (см. патент №1794134, МПК Е02D 5/56, 07.02.93. Бюл. №3), включающийся расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность, каждая из которых образована четным количеством не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основания каждого равнобедренного треугольника превышают величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола, по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.

Недостатком известной сваи являются ограниченные технологические возможности, недостаточная виброустойчивость и необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт, а также большая сложность и трудоемкость изготовления, так как необходимо изготовить включающийся, расширяющийся кверху винтовой ствол, выполненный составным из многогранных секций, боковая поверхность каждая из которых образована четным количеством, не менее шести, примыкающих друг к другу боковыми сторонами чередующихся равносторонних и равнобедренных треугольников, стороны которых в пределах каждой секции равны между собой, а основания каждого равнобедренного треугольника превышают величину стороны, причем в каждой нижележащей секции одноименные треугольники смещены относительно друг друга с расположением их боковых сторон по длине ствола, по не менее чем трем разнонаправленным винтовым линиям переменного по длине ствола шага и образованием вдоль него разновеликих ниш ромбовидной формы.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является забивная свая (см. патент №2431018, МПК Е02D 5/48, 10.10.2011, Бюл. №28), включающийся винтовой ствол, выполненный из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренных треугольников, равных равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно последующей на 120°.

Недостатком известной сваи является сложность изготовления, ограниченные технологические возможности, недостаточная жесткость и виброустойчивость, а также необходимость применения больших усилий для погружения сваи в грунт.

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

Технический результат достигается тем, что в свае забивной, включающая винтовой ствол, выполненный пустотелым и по периметру смонтирован из направляющих элементов, изготовленных в виде трех прямоугольных полос с напусками, согнутых 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 попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по внутреннему периметру трех ломаных винтовых канавок основного направления и одной ломаной винтовой канавки противоположного направления, а по наружному периметру трех ломаных винтовых линий основного направления и одной ломаной винтовой линии противоположного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников, при этом по периметру винтового ствола образованы напуски прямоугольной формы, расположенные последовательно друг за другом по ломанным винтовым линиям основного направления.

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

Новизна заключается в том, что по всей длине винтового ствола по периметру образованы напуски прямоугольной формы, расположенные последовательно друг за другом по ломанным винтовым линиям основного направления, что облегчает погружение и увеличивает жесткость и виброустойчивость сваи забивной.

Новизна заключается также в том, что винтовой ствол выполнен из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных полос с напусками прямоугольной формы, расположенных по периметру винтового ствола последовательно друг за другом по ломанным винтовым линиям основного направления, что обеспечивает упрощение изготовления и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по наружному периметру винтового ствола выполнены напуски прямоугольной формы, что обеспечивает облегчение погружения, увеличения жесткости, расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового ствола с тремя винтовыми канавками основного направления облегчает погружение и расширяет технологические возможности.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что полосы, выполненные согнутыми по прямым линиям, по которым созданы стенками надрезы, проведенные под углом 60° к кромкам полос, что обеспечивает создание ребер жесткости по периметру сваи забивной и обеспечивает жесткость и виброустойчивость сваи забивной.

Новизна усматривается в том, что образование по периметру равносторонних треугольников обеспечивает жесткость и виброустойчивость.

Новизна заключается в том, что по периметру сваи забивной после соединения полос друг с другом под углом 70° по продольным кромкам образуются три ломаные винтовые линии, в точках излома которых - вершинах, расположены места схождения четырех равносторонних треугольников - ребер жесткости, что обеспечивает упрощение изготовления и обеспечивает жесткость и виброустойчивость.

На фиг. 1 изображена свая забивая, погруженная в грунт; на фиг. 2 - винтовой ствол, вид спереди; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - одна из прямоугольных полос с разметкой линий сгиба и напусками прямоугольной формы; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - одна из прямоугольных полос, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси 0₁-0₁; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 9 - сечение Д-Д на фиг. 2; на фиг. 10 - сечение Е-Е на фиг. 3; на фиг. 11 - винтовой ствол, вид спереди, с показанными утолщенными винтовыми линиями основного и противоположного направлений; на фиг. 12 - выносной вид 1 на фиг. 11; на фиг. 13 - сечение М-М на фиг. 11; на фиг. 14 - сечение Ж-Ж на фиг. 11; на фиг. 15 - сечение 3-3 на фиг. 11; на фиг. 16 - сечение К-К на фиг. 11.

Свая забивная (фиг. 1) включает винтовой ствол 1, имеющий оголовок 2. Винтовой ствол 1 смонтирован (фиг. 2, фиг. 3) из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных полос 3, 4, 5 с напусками прямоугольной формы 5, 6, 7, 8, 9, 10; 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 (фиг. 2, фиг. 5). Полосы 3, 4, 5 снабжены продольными кромками 21, 22. Полосы 3, 4, 5 после сгиба попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам 23 и 24 (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8) соединены одна с другой под углом 70° (фиг. 4) по продольным кромкам 21, 22. На фиг. 5 продольная кромка 22 полосы 4 показана штрихпунктирной утолщенной линией. На всех полосах 3, 4, 5 (фиг. 5) под углом 60° к продольным кромкам 22 и 21 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 23 и 24 со скошенными стенками (фиг. 6), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п., с образованием равносторонних треугольников 25 (фиг. 5). Геометрия и величины углов λ, ϕ, ώ, ϕ, α, β скосов надрезов 23 и 24 (фиг. 6) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 25 друг к другу по периметру винтового ствола 1. После сгиба полосы 4 (фиг. 7) надрезы 26-27, 27-28, 28-29, 29-30, 30-31, 31-32, 32-33, 33-34, 34-35, 35-36, 36-37, 37-38, 38-39, 39-40 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 3, 4, 5 после сгиба (фиг. 7) соединяют одна с другой по продольным кромкам 21 и 22 под углом 70° (фиг. 4). Такое соединение трех полос 3, 4, 5 становится возможным, так как после сгиба полос 3, 4, 5 по прямым линиям сгиба 23 и 24 (фиг. 8) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны на полосе 4 образуются грани в виде равносторонних треугольников 25, расположенных на полосе 4 попеременно в противоположные стороны, с образованием по продольным кромкам полос 3, 4, 5, точнее по периметру наружного диаметра винтового ствола 1 (фиг. 12) трех ломанных винтовых линий основного направления 41-42-43-44-45-46; 47-48-49-50-51; 52-53-54-55-56 шагом S₁ (фиг. 11) и одной ломанной винтовой линии противоположного направления, показанной на фиг. 11 линией 56-51-45-55-50-44-54-49-53-48-42-52-47 с шагом S₂, один шаг которой показан на фиг. 11 двойной линией 55-50-44-54.

В каждой из точек излома - вершинах ломанных винтовых линий основного направления (фиг. 12) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников Т_1, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Например, в точке 44 (фиг. 12) сходятся стороны 57, 58, 59, 60, 81, 62 шести равносторонних треугольников. Соединение полос 3, 4, 5, может быть осуществлено известными методами, например сваркой.

В такой конструкции по длине внутреннего винтового ствола 1 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15, фиг. 16), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения. В такой конструкций винтового ствола 1 образованы также по внутреннему периметру три ломаные винтовые канавки К₁, К₂, К₃ основного направления 41-42-43-44-45-46; 47-48-49-50-51; 52-53-54-55-56 с шагом S₁ и одна ломаная винтовая линия противоположного направления, показанная на фиг. 11 линией 56-51-45-55-50-44-54-49-53-48-42-52-47 с шагом S₂. Эти канавки не только способствуют перемещению грунта, но и расширяют технологические возможности.

Для облегчения погружения с противоположной оголовки 2 торцевой части винтового ствола образованы режущие кромки (на чертежах не показано).

Погружение сваи осуществляется забивкой и вдавливания по оголовку 2 сваи. При этом свая поворачивается и погружается в грунт. Наличие режущих кромок и винтовых лопастей, выполненных в виде трех прямоугольных полос 3, 4, 5 с напусками прямоугольной формы 5, 6, 7, 8, 9, 10; 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 облегчает погружение в грунт сваи забивной, причем внутренняя поверхность обеспечивает заполнение внутренней полости грунтом, который не выдавливается в прилегающие слои грунта, а направляется внутрь сваи забивной. По мере погружения сваи забивной верхние слои грунта, находящиеся внутри сваи забивной, уплотняются, что приводит к повышению несущей способности сваи забивной.

Из-за наличия на наружной поверхности сваи винтовых линий и винтовых поверхностей и винтовых лопастей снаружи свая забивная погружается в грунт без приложения крутящего момента, так как происходит самозавинчивание забивной сваи по мере погружения ее в грунт.

Предложенная конструкция сваи забивной может быть использована в любых грунтовых условиях производства работ - в слабых, водонасыщенных, пластичных, песчаных, пластино-мерзлых и мерзлых грунтах, обеспечивает повышение несущей способности и облегчение погружения.

Технико-экономические преимущества возникают за счет сборки винтового ствола из трех прямоугольных полос с напусками прямоугольной формы, изготовления винтового ствола с винтовыми каналами, а также за счет создания по наружному периметру винтового ствола напусков прямоугольной формы, что обеспечивает облегчение погружения, повышения жесткости и виброустойчивости, расширения технологических возможностей.