Результат интеллектуальной деятельности: ВИНТОВАЯ СВАЯ

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям винтовых свай, применяемых при возведении фундаментов при строительстве мостов, зданий, линий электропередач и других объектов.

Известны винтовые сваи (патенты РФ №117933, №163361, №166517), включающие цилиндрический ствол и наконечник со спиралью, в которых цилиндрический ствол сваи выполнен ступенчатым, состоящим из, по меньшей мере, двух участков, выполненных с уменьшающимися к наконечнику диаметрами.

Наличие участков ствола, обладающих большим диаметром повышает способность сваи воспринимать горизонтальные и вертикальные нагрузки, однако наличие ступенчатого перехода требует дополнительных вдавливающих нагрузок при ввинчивании сваи в грунт.

Известен анкерный фундамент [авторское свидетельство СССР на изобретение №1289963], включающий полый ствол, состоящий из верхнего участка, переходного участка в виде призматоида и нижнего участка. Нижний участок ствола снабжен винтовой лопастью. Диаметр нижнего участка меньше диаметра верхнего участка. В стенках переходного участка ствола выполнены окна, через которые грунт, прорезанный винтовой лопастью, подается внутрь призматоида, что способствует снижению вдавливающих нагрузок при завинчивании. Однако завинчивание анкера содержащего ствол с призматоидом также требует повышенных вдавливающих нагрузок, а попытка увеличить способность сваи противостоять вертикальным и горизонтальным нагрузкам за счет увеличения диаметров как нижнего, так и верхнего участков ствола, ведет к необходимости несоразмерного увеличения требуемого крутящего момента и вдавливающих нагрузок, обусловленного формой переходного участка.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является винтовая свая (патент РФ №114693), выбранная в качестве прототипа, включающая полый цилиндрический ствол с коническим наконечником, винтовой лопастью, заходящей на конический наконечник, и отверстием для завинчивания сваи в грунт, отличающаяся тем, что лопасть выполнена с уменьшением диаметра по направлению к вершине конического наконечника, максимальный диаметр винтовой лопасти D_лоп составляет (2,5-4) диаметра ствола D_ст, число витков винтовой лопасти n=(1-1,4) оборота, шаг винтовой лопасти Н_лоп составляет (1-1,3) диаметра ствола D_cт, длина конического наконечника L_к=(1,2-1,6)D_ст, расстояние от вершины конического наконечника до винтовой лопасти L_в=(0,3-0,7) диаметра ствола D_ст.

Недостатком прототипа является не высокая способность противостоять горизонтальным нагрузкам.

Технической задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении способности сваи противостоять вертикальным (как на вдавливание, так и на выдергивание) и горизонтальным нагрузкам особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, повышение прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта, а также повышение прочности ствола сваи на изгиб.

Поставленная задача решается созданием конструкции винтовой сваи, включающей цилиндрический ствол и винтовую лопасть, соединенную с нижним концом ствола. Указанная свая содержит полый цилиндрический элемент, открытый по торцам и обладающий внутренней и внешней боковой поверхностью, расположенный коаксиально стволу, и соединенный с ним через ребра жесткости, соединяющие внутреннюю поверхность цилиндрического элемента и внешнюю поверхность ствола. Нижний торец цилиндрического элемента, расположен в промежутке между винтовой лопастью и предполагаемым уровнем погружения сваи в грунт. Верхний торец цилиндрического элемента расположен в промежутке от предполагаемого уровня погружения сваи в грунт до верхнего конца ствола, при этом нижние концы ребер жесткости снабжены площадками, расположенными в плоскости перпендикулярной продольной оси ствола и находятся не ниже предполагаемого уровня погружения сваи в грунт.

Технический результат изобретения заключается в повышении способности сваи противостоять вертикальным (как на вдавливание, так и на выдергивание) и горизонтальным нагрузкам, особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, в повышении прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта, а также в повышении прочности ствола сваи на изгиб.

Изобретение работает следующим образом. Винтовая свая заглубляется в грунт ввинчиванием механическим способом, либо вручную с помощью рычага установленного прикрепляемого к верхней части ствола. По мере заглубления сваи в грунт цилиндрический элемент так же заглубляется в грунт своей частью, расположенной ниже ребер жесткости. Ввинчивание продолжается до тех пор, пока площадки на нижних концах ребер жесткости, в плоскости перпендикулярной продольной оси ствола, не упрутся в поверхность грунта. При этом свая приобретает дополнительную способность противостоять воздействию горизонтальных нагрузок, так как цилиндрический элемент, обладая большей, чем ствол сваи площадью боковой поверхности, передает боковые, наклоняющие сваю, нагрузки на большую площадь поверхности грунта, соприкасающегося со сваей, создавая меньшие значения давления на грунт, не способные вызвать в нем боковое смещение. Наличие цилиндрического элемента увеличивает силу трения между гладкими стенками сваи и грунтом, увеличивая сцепление сваи с грунтом и ее способность противостоять вертикальным нагрузкам, как на вдавливание, так и на выдергивание. Способность сваи противостоять вертикальным вдавливающим нагрузкам увеличена также за счет опирания площадок на нижних концах ребер жесткости на грунт.