Свая

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам И товарным знакам (21) 4896447/33 (22) 29.1290 (46) 15.12.93 Бюл. Йв 45-46 (76) Кашка Борис Зиновьевич (64) СВАЯ (67) Сущность изобретеник свая. включает имеюща оголовок ствол, вылолненный из размещенных на расстоянии друг от друга вертикальных элемен(В) RRU U(11) 2004686 С1 (51) 5 E03D5 48 тов леременной толщины, вылолненных с наклонными или ступенчатыми обращенными друг к другу гранями, с увеличивающимся расстоянием между ними к верхнему торцу сваи, верхнюю клиновидную диафрагму и нюкною диафрагму, которая имеет ло крассией мере вертикальную грань, размещенную между вертикальными элементами. 1 зл.ф-лы, 5.ил.

ЬЭ

CO

СР

4ь

Ch, 00

2004686

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям свайных фундаментов и может быть использовано при строительстве промышленных, жилых и общественных зданий, Известны двутавровые сваи, обладающие большей жесткостью в плоскости стенки при одной и той же площади сечения по сравнению с прямоугольной сваей. Однако при погружении двутавровой сваи грунт заклинивается между полками в ее нижней части примерно на высоте 2.0-2,5 м от нижнего торца сваи, и в дальнейшем свая погружается совместно с образовавшейся грунтовой пробкой. Поэтому при погружении сваи в глинистые грунты, особенно высокопористые, пространство между полками выше грунтовой пробки не заполняется грунтом или же туда попадает грунт в разрыхленном состоянии. Вследствие этого сцепление между. грунтом и боковой поверхностью сваи выше грунтовой пробки имеется только по внешним поверхностям полок. А стенка и внутренние грани полок с грунтом не взаимодействуют, что приводит к снижению несущей способности двутавровой сваи.

Наиболее близким техническим решением является свая. включающая имеющий оголовок ствол. выполненный иэ размещенных на расстоянии друг от друга вертикальных элементов, объединенных между собой, по крайней мере, двумя диафрагмами.

Известная свая характеризуется высокой удельной несущей способностью, но имеет ряд недостатков. При погружении известной сваи грунт, размещенный между вертикальными элементами. получает интенсивное уплотнение поскольку клиновидные диафрагмы вытесняют грунт, а вертикальные элементы препятствуют распространению этого грунта в стороны. А с увеличением степени уплотнения грунта увеличивается сила его сцепления с внутренней боковой поверхностью вертикальных элементов и с поверхностью наклонных граней верхней и. нижней диафрагм. При выполнении вертикальных элементов клиновидными в продольном направлении, обращенными уширенной стороной к оголовку сваи, интенсивность уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, возрастает, так как торцевые наклонные грани вертикальных элементов также при погружении сваи уплотняют грунт. П скольку сила сцепления грунта с боковой поверхностью ствола препятствует погружению сваи, то для ее погружения необходимо применять более мощное сваебойное оборудование. что приводит к увеличению энергозатрат, как на погружение известной сваи, так и на транспортирование агрегата на объект производства работ. Кроме того, с увеличением степени уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, сила его сцепления с боковой поверхностью становится такой, что этот грунт заклинивается между вертикальными элементами и наклонной

10 гранью верхней диафрагмы, вследствие чего в дальнейшем свая погружается вместе с образовавшейся грунтовой пробкой. В результате этого пространство между вертикальными элементами и наклонной гранью

15 диафрагмы в верхней части ствола либо не заполняется грунтом, либо туда попадает грунт в разрыхленном состоянии. Поэтому этот участок ствола не взаимодействует с грунтом основания, что приводит к сниже20 нию несущей способности известной сваи.

Как известно. с увеличением глубины залегания однородного слоя грунта его несущая способность увеличивается. А наклонные торцевые грани вертикальных элементов, 25 . выполненных клиновидными в продольном направлении, имеют по высоте ствола одинаковую ширину, то есть и одинаковую площадь наклонных граней по всей длине ствола, что не позволяет рационально ис30 пользовать более высокую несущую способность основания, расположенного на большем расстоянии от поверхности грунта.

Цель изобретения — снижение энергозатрат при погружении и повышение несу35 щей способности за счет вовлечения в совместную работу увеличенного объема грунта.

На фиг.1 - изображена свая, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3—

40 общий вид сваи, вариант выполнения; нэ фиг.4 — разрез Б-Б. на фиг.3; на фиг.5— продольный разрез сваи, погруженной в грунт на проектную отметку.

Свая .включает оголовок 1, верхнюю

45 клиновидную диафрагму 2, вертикальные элементы 3, нижнюю диафрагму 4, промежуточную диафрагму 5, наклонные, обращенные друг к другу грани 6 вертикальных элементов

3, вертикальную грань 7 диафрагмы 4, разме50 щенную между вертикальными элементами.

Для пояснения взаимодействия сваи с грун° том основания на фиг.5 показана уплотнен. ная зона 8, Зона 8 ограничивает массив уплотненного околосвайного грунта.

Свая работает следующим образом.

При погружении нижнего участка ствола сваи происходит прорезка грунта вертикальными элементами 3 и нижней диафрагмой 4. Со стороны верхнего торца нижней диафрагмы 4 между вертикальными элемен2004686 тами образуется пустота в виде щели. При дальнейшем погружении сваи эта пустота заполняется грунтом, расположенным между вертикальными элементами 3, вследствие воздействия на него вибрации от ударов 5 молота сваебойного агрегата при одновременном обжатии этого грунта в вертикальном направлении силой сцепления его с боковой поверхностью внутренних граней вертикальных элементов. При последующем погруже- 10 нии сваи возрастает интенсивность уплотнения грунта, размещенного между вертикальными элементами, поскольку nðoисходит задавливание в его пространство грунта, вытесняемого наклонными гранями 15 торцевых поверхностей вертикальных элементов, при одновременном погружении в этот грунт верхней диафрагмы 2. Однако сила сцепления этого гручта с боковой поверхностью внутренних граней 6 вертикаль- 20 ных элементов 3 не возрастает, поскольку эти грани выполнены наклонными с увеличивающимся расстоянием между ними к верхнему торцу сваи. Это обьясняется тем, что между грунтом и наклонными гранями 6 25 в момент погружения сваи образуется некоторый зазор, равный величине проекции на горизонтальную плоскость наклона граней 6 и в течение короткого промежутка времени этот зазор не заполняется грунтом. Поэтому 30 трение между грунтом и боковой поверхностью внутренних наклонных граней 6 вертикальных элементов в момент погружения практически отсутствует. Вследствие этого исключается возможность образования 35 грунтовой пробки, а пространство между вертикальными элементами полностью заполняется грунтом.

Предохраняет образование грунтовых пробок также наличие, по крайней мере, в 40 нижней диафрагме вертикальной грани 7, расположенной между вертлкальными элементами, так как при этом в пространстве между вертикальными элементами вытесняется диафрагмой меньше грунта. чем и 45 ограничивается давление и сцепление этого грунта с боковой поверхностью диафрагмы и внутренними гранями вертикальных элементов. Таким образом, за счет наличия обращенных друг к другу наклонных граней 50 вертикальных элементов ствола с увеличивающимся расстоянием между ними к верхнему торцу сваи и наличия, по крайней мере, в нижнел диафрагме вертикальной грани, размещенной между вертикальными we:.;ентами, обеспечивается снижение энергозатрат при погружении сваи при одновременном увеличении ее несущей способности. Поскольку на верхнем участке ствола сваи пространство между вертикальными элементами перекрывается наклонной гранью верхней диафрагмы и нижней гранью оголовка 1, то на последнем этапе погружения, в грунт, размещенный между вертикальными элементами погружается нижняя грань оголовка 1 и наклонная грань верхней диафрагмы, вследствие чего этот грунт получает дополнительное уплотнение.

Поскольку все пространство между вертикальными элементами заполняется уплотненным грунтом, то нагрузка от сваи передается в разных уровнях на уплотненный грунт основания, чем обеспечивается повышение несущей способности сваи. Так как вертикальные элементы ствола сваи имеют переменную толщину, причем уширенная грань наклонной торцевой поверхности вертикальных элементов расположена в нижней части ствола сваи, то через эту увеличенную площадь наклонной поверхности передается нагрузка на глубоко расположенные, более прочные слои грунта основания, чем также обеспечивает повы. ение несущей способности сваи.

Наибольший эффект достигается для сваи длиной 6 — 8 м с размерами в уровне верхнего торца 1,0 х 1,0 м, а обращенные друг к другу грани 6 вертикальных элементов разведены кверху под углом 0,4-1,2 градуса.

В результате использования описанной конструкции сваи обеспечивается снижение энергозатрат при ее погружении в 1,31,4 раза и снижение материалоемкости фундаментов в 1,2-1,3 раза за счет более высокой несущей способности предложенной сваи в сравнении со сваей, выбранной за прототип, (56) Свайные фундаменты. Глотов Н.M., Луга А.А„Силин К.С., Завриев К.С. М., Транспорт, 1975, с,16, рис.1.3.

Авторское свидетельство СССР

М 874870, кл. Е 02 0 5/48, 1979.

Формула изобретения

1. СВАЯ, включающая имеющий оголовок ствол, выполненный из размещенных на расстоянии друг от друга вертикальных элементов, объединенных между собой по 5 крайней мере двумя диафрагмами, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат при погружении и повышения несущей способности за счет вовлечения в совместную работу увеличенного обьема10

2004686 8 I грунта, вертикальные элементы имеют переменную толщину и выполнены с наклонными или. ступенчатыми, обращенными одна к другой гранями с увеличивающимся расстоянием между ними к.верхнему торцу сваи.

2. Свая по п,1, отличающаяся тем, что по крайней мере нижняя диафрагма имеет вертикальную грань, размещенную между вертикальными элементами.

2004686

Тираж Подписное

Н00 "Поиск Роспатента ! 13038, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3384

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель В. Гоник

Редактор Н. Семенова Техред М.Моргентал "орректор А. Мотыль