ВИНТОВАЯ СВАЯ

Уровень техники
Известен патент RU 2288325 (опубликован 27 ноября 2006 г.). В названном патенте описывается винтовая свая, включающая ствол с размещенной на нем винтовой навивкой, отличающаяся тем, что ствол выполнен монолитным из железобетона, по краю ствола размещена арматура, выполненная в виде рифленых металлических штырей, длина которых равна длине ствола, при этом по всей длине ствола расположена дополнительная спиральная арматура, причем винтовая навивка выполнена из железобетона по всей длине ствола в виде винтовой лопасти, ширина которой составляет от 0,5 до 5 диаметров ствола, а в нижней части сваи, составляющей не более 1/3 ее длины, навивка выполнена конусообразной, при этом по всей винтовой поверхности лопасти размещены треугольные металлические ребра жесткости, причем основания соседних ребер прилегают к стволу и соединены между собой и с основаниями ребер, расположенных на противоположной стороне ствола, причем ребра приварены к дополнительной спиральной арматуре, при этом вершины ребер размещены по краю лопасти, в вершине каждого ребра жесткости расположен металлический штырь, а штыри соединены между собой металлической арматурой, уложенной по краю лопасти, при этом в верхней части ствола установлен элемент для обеспечения возможности фиксации с ключом приспособления для завинчивания сваи, выполненный в виде железобетонного болта. В верхней части ствола дополнительно размещен металлический оголовок с резьбой, в верхней части оголовка выполнено крепление для крюка, при этом по наружному диаметру оголовка размещены рифленые металлические штыри. При установке сваи в болотистой местности между оголовком и стволом установлен железобетонный стержень.
Недостатком известного решения является его выполнение из железобетона, наличие множества дополнительных элементов, что существенно увеличивает материалоемкость, габариты, усложняет установку, выполнение навивки конусообразной затрудняет изготовление.
Настоящая полезная модель направлена на решение проблем уровня техники и позволяет осуществить решение с уменьшением трудозатрат, времени, уменьшить усилия при установке решения.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель описывает винтовую сваю, включающую ствол, имеющий нижний и верхний концы, по меньшей мере одну винтовую лопасть, расположенную в области нижнего конца ствола и имеющую по меньшей мере одну режущую кромку, причем ствол выполнен из трубы, имеющей внутреннюю и внешнюю поверхности, срез в области нижнего конца под углом 35÷55° и по меньшей мере одну крышку, расположенную во внутренней области трубы в области нижнего конца и связанную с внутренней поверхностью, при этом по меньшей мере одна винтовая лопасть сформирована в виде спирали с углом не менее 270°.
Верхний конец может содержать по меньшей мере одно отверстие.
В одном из вариантов осуществления верхний конец может быть снабжен по меньшей мере одним рычагом.
Верхний конец может содержать крышку, расположенную во внутренней области трубы.
Верхний конец может также содержать содержит отверстие, расположенное над крышкой.
Верхний конец может содержать крышку, связанную с торцевой поверхностью верхнего конца.
Свая в одном из вариантов осуществления может предусматривать покрытие всех поверхностей защитным слоем.
Диаметр по меньшей мере одной винтовой лопасти может быть равен 1,8÷3 диаметрам ствола.
Винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 360°.
Винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 540°.
Еще в одном варианте осуществления винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 720°. Режущая кромка может быть заострена.
По меньшей мере одна винтовая лопасть может быть выполнена из стали.
По меньшей мере одна режущая кромка в некоторых вариантах осуществления может быть закалена.
По меньшей мере одна винтовая лопасть может быть связана со стволом посредством сварного соединения.
Винтовая лопасть может иметь шаг равный 0,5÷1,3 диаметра ствола.
Техническим результатом настоящей полезной модели является уменьшение габаритов сваи, уменьшение массы, уменьшение сопротивления ствола сваи при монтаже, увеличение давления ствола на грунт, уменьшение усилия монтажа, ускорение монтажа и производства сваи, увеличение срока службы сваи.
Краткое описание чертежей
Настоящая полезная модель и уровень техники поясняется нижеследующими чертежами:
Фиг. 1 - чертеж винтовой сваи согласно настоящему решению.
Фиг. 2 - фотография опытного образца настоящего решения.
Специалист в данной области техники, используя настоящее описание и чертежи, может осуществить полезную модель так, как она заявлена в формуле полезной модели.
Осуществление полезной модели
Винтовая свая - это стальная труба с приваренной на нее лопастью определенной конфигурации. Винтовые сваи были разработаны военными для применения в качестве опор мостов, высоковольтных линий, в слабых и замерзших грунтах.
С использованием современных технологий винтовые сваи стали более чем привлекательны для устройства фундаментов прежде всего в малоэтажном загородном строительстве. Высокая несущая способность винтовой сваи объясняется просто: при завинчивании межвитковые промежутки почвы не разрыхляются, а, наоборот, уплотняются лопастью винтовой сваи. Сваи выполнены в соответствии с требованиями, применяемыми к такого рода конструкциям из высококачественных, соответствующих ГОСТу материалов и способны выдерживать как сжимающие, так и выдергивающие нагрузки до 7 тонн - каждая. По сметным расчетам устройство винтового фундамента обходиться на 35-40% дешевле любого ленточного, даже малозаглубленного фундамента. Кроме стоимости есть еще большое количество преимуществ в пользу винтовых фундаментов.
Сваи могут быть использованы при работах, связанных с укреплением почв и грунтов при строительстве вблизи объектов различного направления. Сваи представляют собой металлические конструкции, состоящие из стволов, изготовленных из стальных труб и винтовых лопастей наконечника.
Сваи могут эксплуатироваться в любых климатических условиях по СНиП 23-01 в грунтах всех типов, кроме скальных, валунных и галечных по СНиП 2.02.01, СНиП 2.02.03 при воспринимаемых нагрузках на сжатие и/или растяжение.
Сваи изготавливаются с толщиной стенки ствола 3,5 мм; 4,0 мм; 5 мм; 5,5 мм; 6,5 мм; 7 мм. Сваи могут иметь длину - от 0,5 метра до 11,7 метров в предпочтительном варианте осуществления.
По номинальному наружному диаметру ствола в предпочтительном варианте осуществления используются:57, 60, 73, 76, 89, 108, 114, 133, 159 мм. По номинальному максимальному диаметру лопасти наконечника: 180, 200, 250, 300, 350, 450, 500 мм. По материалу ствола сваи: сталь 20, 30, 30 МХА по ГОСТ 633-80. По материалу лопастей: сталь 30 по ГОСТ 977.
Предельные отклонения по длине сваи не должны превышать: +/-50 мм при длине до 6 метров. Предельные отклонения по наружному диаметру и толщине стенки ствола не должны превышать значений, указанных в нормативном документе на трубы для обычной точности изготовления по данным параметрам. Предельные отклонения по нормативному максимальному диаметру лопасти наконечника не должны превышать 2 мм. Остальные предельные отклонения размеров, формы и расположения поверхностей -согласно конструкторской документации изготовителя.
Стволы следует изготовлять из труб в части сортамента по ГОСТ 8731, технических требований ГОСТ 8732: обычной точности изготовления, из стали марки 20 ГОСТ 63380. В качестве сварочных материалов для соединения винтовых соединений к стволам должны использоваться: сварочный электрод номинальным диаметром 3,0 мм марок УОНИ-13/85 по ГОСТ 9467-75. В качестве антикоррозионного покрытия свай, должна использоваться грунтовка марки ГФ-021 по ГОСТ 25129. По согласованию с потребителем исходный материалы для изготовления свай могут быть заменены материалами других марок со свойствами не ниже указанных.
Сварные соединения должны быть очищены от шлаков, брызг и натеков материала. В металле шва и околошовной зоне не должно быть трещин любой ориентации и длинны. Допускается ремонт дефектных сварных соединений на предприятии - изготовителя. Временное сопротивление разрыву сварных соединений должно быть: для свай со стволами из стали марки 20 не менее 410(42) Н/мм. (кгс/мм); ударная вязкость - не менее 60 Дж/см (6 кгс м/см); угол изгиба - от 100 до 120 градусов по ГОСТ 6996. Сварные швы свай должны быть сплошными. Сваи должны иметь однослойное антикоррозийное покрытие. Покрытие должно удовлетворять по внешнему виду VI классу; по условиям эксплуатации - группе У1 ГОСТ 9.032.74.
Размерные характеристики и взаимное расположение поверхностей свай контролируют микрометрами по ГОСТ 6507, металлическими линейками по ГОСТ 427, штангенциркулями по ГОСТ 166, рулетками по ГОСТ 7502, индикаторами часового типа по ГОСТ 577, угломерами по ГОСТ 5378, калибрами-пробками и шаблонами угловыми по чертежам изготовителя. Качество поверхности сварных соединений контролируют внешним осмотром с помощью лупы ЛП-1-7х ГОСТ 25706; качество нанесения антикоррозийного покрытия, маркировки и упаковки визуально без применения увеличительных приборов. Механические свойства сварных соединений определяют по ГОСТ 6996, 9454. Сплошность сварного шва определяется в соответствии с ГОСТ 14782.
Хранить и транспортировать сваи следует с соответствии с требованиями ГОСТ 7566. Сваи транспортируются любым видом транспорта в крытых и открытых транспортных средствах в соответствии с действующими правилами перевозки. Хранение винтовых свай у изготовителя и потребителя до начала монтажа должно производиться на деревянных прокладках, обеспечивающих расстояние от земли до сваи по группе Ж1, длительное хранение (свыше одного месяца) - по группе Ж2 ГОСТ 15150.
Несущая способность одной винтовой сваи, завинченной в грунт и крутящий момент, необходимый для ее завинчивания, определяется проектной организацией, ведущей проектные работы по строительству объекта на основании геологических изысканий. Сваи могут завинчиваться вертикально. Сваи, предназначенные для строительства фундаментов в различных грунтах, кроме скальных пород, необходимо завинчивать в предварительно пробуренную лидерную скважину, диаметр которой должен соответствовать номинальному наружному диаметру ствола сваи, а глубина соответствовать проектной глубине погружения сваи. Непосредственно после завинчивания сваи необходимо восстановить поврежденный слой грунтовки ее надземной части, а также выполнить ее покраску.
По настоящему решению винтовая свая, включает ствол, имеющий нижний и верхний концы, по меньшей мере одну винтовую лопасть, расположенную в области нижнего конца ствола и имеющую по меньшей мере одну режущую кромку, причем ствол выполнен из трубы, имеющей внутреннюю и внешнюю поверхности, срез в области нижнего конца под углом 35÷55° и по меньшей мере одну крышку, расположенную во внутренней области трубы в области нижнего конца и связанную с внутренней поверхностью, при этом по меньшей мере одна винтовая лопасть сформирована в виде спирали с углом не менее 270° (фиг. 1 и фиг. 2).
Верхний конец может содержать по меньшей мере одно отверстие. Это является существенным для уменьшения габаритов сваи (не требуется дополнительного рычага, рычаг может быть вставлен в отверстие), уменьшение массы (отверстие облегчает сваю), ускорение монтажа (сокращение времени на установку рычага для ввинчивания сваи).
Верхний конец может быть снабжен по меньшей мере одним рычагом. Это позволяет уменьшить усилие монтажа, ускорить монтажа.
Верхний конец может содержать крышку, расположенную во внутренней области трубы. Это уменьшает габариты сваи, т.к. крышка расположена во внутренней поверхности трубы, увеличение срока службы сваи за счет препятствия попадания во внутренние поверхности сваи коррозиционно активных веществ.
Верхний конец может содержать отверстие в одном из вариантов осуществления, расположенное над крышкой. Это - уменьшение габаритов сваи (не требуется рычаг, т.к. рычаг устанавливается в отверстие при завинчивании сваи), уменьшение массы (наличие отверстия сокращает массу сваи), уменьшение усилия монтажа за счет использования рычага нужного размера, устанавливаемого в отверстие), ускорение монтажа, увеличение срока службы сваи (за счет препятствия попадания во внутренние поверхности сваи коррозиционно активных веществ).
Верхний конец может содержать крышку, связанную с торцевой поверхностью верхнего конца. Это позволяет увеличить срок службы сваи (за счет препятствия попадания во внутренние поверхности сваи коррозиционно активных веществ).
Все (или часть) поверхности покрыты защитным слоем. Это позволяет уменьшить сопротивление ствола сваи при монтаже (защитный слой уменьшает неровности на поверхности сваи, а также может работать как смазочный материал), уменьшение усилия монтажа, ускорение монтажа и увеличение срока службы сваи (коррозиционно активные вещества, например, вода, не могут контактировать с внешними поверхностями сваи).
Диаметр по меньшей мере одной винтовой лопасти может быть равен 1,8÷3 диаметрам ствола. Это уменьшает габариты сваи в сравнении с большинством известных аналогов, уменьшение массы, уменьшение сопротивления ствола сваи при монтаже, увеличение давления ствола на грунт, уменьшение усилия монтажа, ускорение монтажа и производства сваи.
Винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 360° (1 оборот). Это является существенным для уменьшения габаритов сваи, уменьшения массы, уменьшения сопротивления ствола сваи при монтаже, увеличения давления ствола на грунт, уменьшения усилия монтажа, ускорения монтажа и производства сваи.
Винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 540° (1,5 оборота). Это является существенным для уменьшения габаритов сваи, уменьшения массы, уменьшения сопротивления ствола сваи при монтаже, увеличения давления ствола на грунт, уменьшения усилия монтажа, ускорения монтажа и производства сваи.
Еще в одном варианте осуществления винтовая лопасть может быть сформирована в виде спирали с углом около 720° (2 оборота). Это является существенным для уменьшения габаритов сваи, уменьшения массы, уменьшения сопротивления ствола сваи при монтаже, увеличения давления ствола на грунт, уменьшения усилия монтажа, ускорения монтажа и производства сваи.
Режущая кромка может быть заострена. Это существенно для достижения уменьшения сопротивления ствола сваи при монтаже, уменьшения усилия монтажа, ускорения монтажа, увеличения срока службы сваи (свая получает меньшие повреждения и напряжения при ввинчивании, что положительно сказывается на продолжительности ее службы и на возможности многократного использования).
Винтовая лопасть может быть выполнена из стали. Это является важным для ускорения производства сваи и увеличение срока службы сваи.
Режущая кромка может быть в одном из вариантов закалена. Это позволяет уменьшить сопротивления ствола сваи при монтаже (кромка не сминается), уменьшить усилия монтажа, ускорить монтажа, увеличить срока службы сваи (кромка после закалки не подвержена сминанию, что положительно сказывается на возможности многократного использования сваи и, соответственно, сроке службы сваи).
Винтовая лопасть может быть связана со стволом посредством сварного соединения. Это позволяет уменьшить габариты сваи (нет дополнительных соединений), уменьшить массу (отсутствие дополнительных элементов для крепежа), уменьшить сопротивление ствола сваи при монтаже (отсутствуют дополнительные крепежные элементы, которые затрудняли бы продвижение сваи в грунте или иной рабочей среде), ускорение монтажа (отсутствуют поверхности затрудняющие перемещение сваи) и производства сваи (сварное соединение получается достаточно быстро), увеличение срока службы сваи (сварное соединение является очень надежным и долговечным).
Винтовая лопасть может иметь шаг равный 0,5÷1,3 диаметра ствола. Это позволяет уменьшить габариты сваи (чем меньше шаг, тем короче длина винтовой поверхности вдоль ствола), уменьшение массы (чем меньше шаг, тем короче длина винтовой поверхности вдоль ствола), уменьшение сопротивления ствола сваи при монтаже (чем меньше шаг, тем проще монтировать сваю), увеличение давления ствола на грунт (чем меньше шаг, тем выше давление), уменьшение усилия монтажа (чем меньше шаг, тем меньше необходимое усилие), ускорение монтажа (уменьшение шага негативно влияет на скорость монтажа, поэтому нижней границей является 0,5 диаметра ствола) и производства сваи, увеличение срока службы сваи.
Специалист в данном уровне техники с учетом вышеизложенного описания и нижеследующей формулы полезной модели может осуществить решение с достижением всех заявленных технических результатов.