Противопучинная свая

Область техники
Полезная модель относится к строительству объектов электроэнергетики, а именно к конструкциям забивных свай для грунтов, характеризующихся наличием процесса морозного пучения грунта.
Уровень техники
Для сооружения фундаментов часто используются стальные сваи.
При устройстве фундаментов в пучинистых грунтах сваи подвергаются морозному пучению. Пучинистые грунты характеризуются тем, что они увеличиваются в объеме. Это приводит к поднятию поверхности грунта при промерзании и опусканию поверхности грунта при его оттаивании. Промерзание происходит от поверхности грунта вглубь. Грунт примерзает к наружной поверхности сваи, и поднимаясь, тянет сваю вверх. Эта выдергивающая сила называется силой морозного пучения. Величина силы морозного пучения зависит от типа грунтов и пропорциональна площади поверхности части сваи, соприкасающейся с грунтом в зоне деятельного слоя грунта, т.е. в верхнем слое грунта, характеризующимся сезонным промерзанием и оттаиванием. Удерживается свая в грунте за счет силы трения на внешней поверхности части сваи, расположенной в грунте ниже деятельного слоя. При этом удерживающая сила пропорциональна площади поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом в зоне ниже деятельного слоя грунта.
Известна свая с повышенной стойкостью к пучениям, выполненная в виде ступенчатой трубы, при этом диаметр первого участка сваи, на глубине ниже деятельного слоя пучинистого грунта, больше диаметра второй части сваи, погружаемой на глубину деятельного слоя пучинистого грунта (RU2441964 С1, опубл. 31.08.2010). Данная свая принята в качестве прототипа. Такая конструкция имеет недостаточную несущую способность на выдергивающие нагрузки.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является повышение несущей способности на выдергивающие нагрузки.
Предметом полезной модели является стальная свая, содержащая полый ступенчатый ствол, первый более широкий участок которого предназначен для погружения на глубину ниже деятельного слоя пучинистого грунта и выполнен в виде трубы, отличающаяся тем, что первый участок ствола снабжен продольными лопастями, а второй участок ствола, предназначенный для размещения в зоне деятельного слоя пучинистого грунта, выполнен многогранным и соединен крепежами с первым участком ствола.
Это позволяет повысить несущую способность сваи на выдергивающие нагрузки.
Полезная модель имеет развития, которые конкретизируют общие понятия, характеризующие заявляемую сваю, и состоят в том, что:
- указанные крепежи выполнены в виде фигурных накладных соединительных элементов, приваренных к наружным поверхностям первого и второго участков ствола сваи;
- второй участок ствола сваи выполнен в виде многогранной трубы;
- второй участок ствола сваи выполнен в виде многогранной усеченной пирамиды, сужающейся кверху.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитии
Сущность полезной модели иллюстрируется конкретным примером предпочтительного исполнения с учетом развитей полезной модели.
На фиг. 1 показана свая в грунте, общий вид; на фиг. 2 - свая, вид сверху. На фиг. 3 показан пример соединения участков ствола с помощью крепежей.
Полый ступенчатый ствол стальной сваи содержит:
- первый участок 1 в виде трубы, на внешней поверхности которого жестко (например, сваркой) закреплены продольные (т.е. расположенные вдоль трубы) лопасти 2;
- второй участок 3, выполненный в виде усеченной многогранной (например, шестиугольной) пирамиды, сходящейся кверху.
Многогранный участок 3 соединен с первым участком 1 крепежами, выполненными в виде фигурных накладных соединительных элементов 4 (косынок), приваренных к наружным поверхностям участков 1 и 3 ствола сваи.
При возведении свайного фундамента участок 1 погружают на глубину ниже деятельного слоя пучинистого грунта, забивая сваю ударами по верхнему торцу усеченной пирамиды участка 3, который располагается в деятельном слое грунта, подверженном морозному пучению. Длина участка 3 задается проектом и определяется зональной границей сезонного оттаивания грунта 5 в месте установки свайного фундамента.
Участок 3 ствола сваи может быть изготовлен из многогранного профиля или гнутого стального листа.
Наличие продольных лопастей 2 на трубе участка 1 ствола увеличивает поверхность, взаимодействующую с грунтом ниже деятельного слоя, что повышает силу, удерживающую ствол сваи в зоне, не подверженной морозному пучению.
Выполнение участка 3 ствола сваи многогранным и его соединение крепежами с участком 1 уменьшает площадь соприкосновения ствола сваи с грунтом деятельного слоя и, тем самым, уменьшает выдергивающую силу морозного пучения.
Вся совокупность признаков первого пункта полезной модели обеспечивает повышение несущей способности сваи на выдергивающие нагрузки, т.к. увеличивает силу, удерживающую сваю в грунте и снижает выдергивающую силу морозного пучения.
Выполнение верхнего участка ствола сваи в виде усеченной многогранной пирамиды, сужающейся кверху, дополнительно сокращает площадь соприкосновения ствола сваи с грунтом деятельного слоя, подверженным морозному пучению, что приводит к дальнейшему снижению выдергивающих сил пучения и увеличивает анкерующие способности сваи.