АНКЕРНАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно, к анкерным сваям, используемым для закрепления различных конструкций типа мачт, башен, стоек, опор трубопроводов и линий электропередачи и т.п. от воздействия выдергивающих нагрузок в прочных и мерзлых грунтах, в том числе и в районах распространения вечномерзлых грунтов, и предназначена для экономичного путем снижения расхода металла создания сваи, имеющей повышенную несущую способность при действии выдергивающих сил, преимущественно при строительстве на вечномерзлых грунтах.
Известны железобетонная буровинтовая свая и способ ее изготовления, предусматривающий использование специальной машины (патент Российской Федерации №2220256, МПК Е 02 D 5/56, 7/22, опубликованный 27.12.2003). Такая свая плохо работает на растяжение: в железобетоне образуются трещины, что способствует снижению ее долговечности.
Аналогичные недостатки характерны для набивных свай, например без оболочек, которые изготавливают из бетона, железобетона или цементно-песчаного раствора. Набивные сваи имеют, как правило, цилиндрическую форму с уширением нижнего конца для повышения их несущей способности (Механика грунтов, основания и фундаменты. Под редакцией Ухова С.В. Москва, Издательство АСВ, 1994, с.288-289, рис.11.8).
Наиболее близким аналогом предлагаемой сваи является анкерная свая, содержащая полые, соосно установленные, металлические ствол и наконечник, прикрепленный в нижней части сваи к стволу, при этом ствол выполнен по высоте сваи с постоянными поперечными размерами, а наконечник сужающимся вниз (Глотов Н.М. и др. Свайные фундаменты. Москва, «Транспорт», 1975, с.38-39, рис.1.13).
Одно из преимуществ винтовых свай состоит в том, что они могут передавать на грунт большие выдергивающие усилия. Однако для погружения таких свай в грунт требуются специальные механизмы, которые в условиях прочных и мерзлых грунтов должны развивать весьма значительные крутящие моменты, действующие на сваю при ее погружении. Кроме того лопасти винтовых свай должны быть изготовлены из высокопрочной стали. Названные причины ведут к удорожанию строительства фундаментов при использовании винтовых свай и ограничивают применение последних в массовом строительстве.
Задачей настоящей полезной модели является создание анкерной сваи, имеющей достаточно высокую несущую способность на действие выдергивающих нагрузок при снижении расхода металла на ее изготовление и не требующей каких-либо специальных механизмов кроме обычных буровых установок при ее погружении в прочные и мерзлые грунты.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в анкерной свае, содержащей полые, соосно установленные, металлические ствол и наконечник, прикрепленный в нижней части сваи к стволу, при этом ствол выполнен по высоте сваи с постоянными поперечными размерами, а наконечник сужающимся вниз, согласно полезной модели, наконечник выполнен с открытой верхней частью, имеющей поперечные размеры, большие соответствующих поперечных размеров ствола, который нижним концом размещен в полости наконечника с упором в его стенки, и меньшие соответствующих поперечных размеров скважины, в которую опущен ствол с прикрепленным к нему наконечником, при этом в стенках наконечника в его верхней части равномерно по периметру выполнены продольно оси ствола радиально направленные к ней прорези, которые обрамляют установленные в них также продольно оси ствола радиально направленные к ней ребра, жестко прикрепленные к наружной поверхности ствола и образованным прорезями кромкам оставшихся частей стенок наконечника, кроме того пространство между наружными поверхностями ствола и
наконечника и внутренней поверхностью скважины заполнено раствором, находящимся после установки сваи в твердом состоянии и имеющим сцепление с внутренней поверхностью скважины.
Ствол может быть выполнен в виде трубы.
Ствол также может быть выполнен в поперечном сечении в виде правильного многоугольника, по меньшей мере, с тремя равными сторонами и углами.
Наконечник может быть выполнен в виде конуса или усеченного конуса.
Наконечник также может быть выполнен в виде пирамиды или усеченной пирамиды, по меньшей мере, треугольной.
Сущность полезной модели раскрывается на примерах выполнения анкерной сваи с наконечником в виде конуса или усеченного конуса и поясняется чертежами, где на фиг.1 показана анкерная свая с наконечником в виде конуса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - анкерная свая с наконечником в виде усеченного конуса; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5.
Анкерная свая содержит полые, соосно установленные, металлические ствол 1 и наконечник 2, прикрепленный в нижней части сваи к стволу 1. При этом ствол 1 выполнен по высоте сваи с постоянными поперечными размерами, а наконечник 2 сужающимся вниз. Кроме того наконечник 2 выполнен с открытой верхней частью, имеющей поперечные размеры, большие соответствующих поперечных размеров ствола 1, который нижним концом размещен в полости наконечника 2 с упором в его стенки, и меньшие соответствующих поперечных размеров скважины 3, в которую опущен ствол 1 с прикрепленным к нему наконечником 2. При этом в стенках наконечника 2 в его верхней части равномерно по периметру выполнены продольно оси ствола 1 радиально направленные к ней прорези 4, которые обрамляют установленные в них также продольно оси ствола 1 радиально направленные к ней ребра 5, жестко прикрепленные к наружной поверхности
ствола 1 и образованным прорезями 4 кромкам оставшихся частей 6 стенок наконечника 2. Ребра 5 увеличивают жесткость конструкции нижней части анкерной сваи. Пространство между наружными поверхностями ствола 1 и наконечника 2 и внутренней поверхностью скважины 3 заполнено раствором 7, находящимся после установки сваи в твердом состоянии и имеющим сцепление с внутренней поверхностью скважины 3.
Ствол 1 может быть выполнен в виде трубы (фиг.1-6).
Ствол 1 также может быть выполнен в поперечном сечении в виде правильного многоугольника, по меньшей мере, с тремя равными сторонами и углами (на чертежах не показано).
Наконечник 2 может быть выполнен в виде конуса (фиг.1-3) или усеченного конуса (фиг.4-6).
Наконечник 2 также может быть выполнен в виде пирамиды или усеченной пирамиды, по меньшей мере, треугольной (на чертежах не показано).
В мерзлых грунтах в качестве раствора 7, заполняющего пространство между наружными поверхностями ствола 1 и наконечника 2 и внутренней поверхностью скважины 3, используют цементный или грунтовый растворы, которые находятся при отрицательной температуре в мерзлом состоянии; в талых грунтах используют цементный раствор или бетон, которые находятся в этих условиях в отвердевшем состоянии.
Вырывание анкерной сваи возможно только путем преодоления сил сцепления, возникающих по контакту наружной поверхности затвердевшего раствора 7 с внутренней поверхностью скважины 3. Кроме этого необходимо преодолеть силу тяжести отвердевшего раствора 7. Путем подбора поперечных размеров ствола 1, открытой верхней части наконечника 2 и скважины 3 можно обеспечить необходимую несущую способность предлагаемой анкерной сваи при любых грунтах с минимальными затратами на изготовление таких свай.