ВИНТОВАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к сооружению свайных фундаментов, и может быть использована для строительства малоэтажных домов, зданий модульного типа, бань, террас, теплиц, ангаров, трубопроводов, рекламных конструкций, дорожных знаков и указателей, шумозащитных экранов, опор линий освещения и связи, садово-парковой мебели, заборов и ограждений, оснований солнечных батарей и ветрогенераторов.
Известно устройство для крепления объекта в земле. Устройство выполнено полым, содержит цилиндрическую часть, в которой устанавливается объект (стержень, столб, мачта), анкерную часть для крепления в земле. Анкерная часть формируется за одно целое с цилиндрической частью, выполнена конусообразной, имеет, по меньшей мере, две конические части с различными углами конусности. Конусная часть анкера снабжена спиралью. Вверху цилиндрической части выполнено отверстие для установки крепежного элемента. (Патент Германии №9313258, МПК Е04Н 12/22, опубл. 24.03.1994).
Известна винтовая свая, включающая цилиндрический ствол 76 мм и наконечник со спиралью. (Винтовые опоры, http://glavzabor.ru/category3.php)
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является винтовая свая включает цилиндрический ствол длиной от 700 мм до 3000 мм, наконечник со спиралью длиной от 300 до 1000 мм, спираль выполнена с шагом спирали 35-40 мм и шириной лопасти спирали 10 мм, толщина конца конуса наконечника составляет 25-30 мм. Цилиндрический ствол может быть выполнен ступенчатым, состоящим из, по меньшей мере, двух участков с уменьшающимися к наконечнику диаметрами от 140 мм до 66 мм, а часть ствола снабжена дополнительной спиралью. Свая может быть снабжена фланцем толщиной от 8 мм до 10 мм с отверстиями диаметром от 10 мм до 15 мм, выполненным виде кольца с отверстиями или диска с диаметрально расположенными отверстиями и
центральным отверстием. (Патент РФ №117933, МПК E02D 5/56, опубл. 10.07.2012)
Недостатком известных конструкций является недостаточная прочность сцепления с основой (грунтом), узкий спектр применения, т.е. в сваю может только погружаться объект, погружения сваи можно применить только один тип крепежного элемента.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта.
Поставленная техническая задача решается тем, что в винтовой свае, включающей цилиндрический ствол, наконечник со спиралью, согласно предложенной полезной модели, цилиндрический ствол сваи выполнен длиной от 500 мм до 699 мм, наконечник со спиралью выполнен длиной от 150 мм до 299 мм, спираль выполнена с шагом спирали от 20 мм до 39 мм и шириной лопасти спирали от 11 мм до 20 мм, толщина конца конуса наконечника составляет от 10 мм до 24 мм.
Винтовая свая характеризуется следующими дополнительными существенными признаками:
- винтовая свая снабжена фланцем толщиной от 11 мм до 20 мм с отверстиями диаметром от 16 мм до 50 мм;
- фланец выполнен в виде кольца с круглыми или овальными отверстиями;
- фланец выполнен в виде диска с диаметрально расположенными отверстиями и центральным отверстием.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией заявляемой совокупностью существенных признаков, состоит в повышении прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунками, где
на фиг. 1 приведены графики зависимости «нагрузка-осадка сваи» S=f(P) на площадках соответственно №1, 2, 3;
на фиг. 2 приведены графики зависимости «нагрузка-выход сваи» DV=f(PV) на площадках соответственно №1, 2, 3;
на фиг. 3 приведен в виде графика результат графической обработки данных показаний превышений и деформаций Винтовых Фундаментов «BAU» и грунта;
на фиг. 4, 5, 6, 7 приведены графики зависимости деформации свай №1, 2, 3, 4 длиной 2 м от действия горизонтальной нагрузки;
на фиг. 8, 9, 10, 11 представлены графики зависимости деформации свай №1, 2, 3, 4 длиной 2,5 м от действия горизонтальной нагрузки;
на фиг. 12, 13, 14, 15 представлены графики зависимости деформации свай №1, 2, 3, 4 длиной 3 м от действия горизонтальной нагрузки.
Винтовая свая включает цилиндрический ствол, наконечник со спиралью, которые выполняются полыми.
Цилиндрический ствол винтовой сваи выполнен по всей длине с постоянным значением диаметра и длиной от 500 мм до 699 мм.
Наконечник винтовой сваи выполнен длиной от 150 мм до 299 мм. Длина наконечника выбирается в зависимости от укрепляемой конструкции в соответствии с требованиями надежности крепления в эксплуатации. Толщина конца конуса наконечника составляет от 10 мм до 24 мм, что снижает трудоемкость ее погружения в грунт.
Спираль выполнена с шагом спирали от 20 мм до 39 мм и шириной лопасти спирали от 11 мм до 20 мм.
Для разных типов грунтов необходим более широкий диапазон длин ствола сваи. Предложенное выполнение винтовой сваи с указанными интервалами геометрических размеров конструктивных элементов увеличивает истинную площадь сцепления сваи с грунтом, что увеличивает анкерный эффект, тем самым повышая надежность свайного фундамента.
Для крепления опор в винтовой свае используются известные средства крепления. Например, к свае привариваются гайки для крепления болтов. И опора, например труба, при установке в сваю крепится в ней с помощью болтов.
Свая дополнительно снабжена фланцем толщиной от 11 мм до 20 мм с отверстиями для болтов или шпилек. Отверстия выполнены диаметром от 16 мм до 50 мм. Фланец может быть выполнен в виде кольца с круглыми или овальными отверстиями или в виде диска с диаметрально расположенными отверстиями и центральным отверстием. Например, фланец может быть выполнен диметром 220 мм с расстоянием между центрами диаметрально расположенных отверстий 167 мм. Диаметр центрального отверстия может быть выполнен 24 мм под болт с резьбой 24 мм. Наличие фланца упрощает и облегчает сервисные работы по установке фундамента, обеспечивает устойчивость конструкции. Различные варианты используемых фланцев позволяют расширить спектр применения сваи.
При проведении расчетов и экспериментальных работ заявителем были сделаны выводы, что предложенный типоразмерный ряд свай обеспечивает надежную установку сооружения на различных почвах.
Надежность (несущая способность) свайного фундамента зависит от ряда факторов, которые учитываются при выборе типоразмера винтовых свай и глубины погружения свай, в частности от общей массы строения как суммы всех нагрузок, действующих на фундамент, снеговой и полезной нагрузки в зависимости от назначения и области расположения, прочностных и деформационных характеристик грунтов и других факторов.
Выполнение снабженного спиралью наконечника сваи длиной от 150 мм до 299 мм с шагом спирали от 20 мм до 39 мм и шириной лопасти спирали от 11 мм до 20 мм является оптимальным для обеспечения высокой несущей способности винтового фундамента, которая обусловлена тем, что при погружении в грунт наконечника межвитковые промежутки грунта не разрыхляются, а наоборот -уплотняются спиралью винтовой сваи, увеличивая анкерный эффект, особенно, для сложных грунтов.
Маленькая площадь соприкосновения с грунтом (толщина конца конуса наконечника составляет от 10 мм до 24 мм) и наличие спирали с предложенными геометрическими размерами не создают критического давления даже на мягкие торфяные и песчаные грунты и не позволяют фундаменту двигаться даже при глубоком промерзании грунта и одновременно уменьшают трудоемкость ее погружения в грунт. Время установки занимает всего несколько минут.
Заявляемая винтовая свая устанавливается строго вертикально при помощи специальных подручных средств или машин. Время установки занимает всего несколько минут. При этом площадь соприкосновения предложенного винтового свайного фундамента с грунтом по сравнению с обычными фундаментами незначительна, благодаря этому такой фундамент значительно менее подвержен разного рода подвижкам, сезонным колебаниям грунта и перекосам.
Фундамент на основе таких винтовых свай не создает критического давления на мягкие и не устойчивые грунты, поэтому его установка может производиться без предварительной геологоразведки. Применение этого фундамента возможно не только на сложных грунтах, но и в сейсмоопасных районах, где обычные бетонные фундаменты могут быть повреждены или разрушены, кроме того, он экологически безопасен и экономичен.