СБОРНАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ БУРОЗАВИНЧИВАЕМАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям сборных железобетонных свай и может быть использована для возведения фундаментов зданий и сооружений, устройства геотехнических ограждений.
Известны конструкции свай, представляющие собой цилиндрическую, металлическую полую трубу с закрытым нижним концом, на наружной поверхности которой выполнены винтовые выступы. / RU патент №22073084, E02D 5/38, публ. 10.02.1997/.
Наиболее близкой конструкцией к заявляемой свае является бурозавинчиваемая железобетонная свая, содержащая железобетонный ствол переменного сечения с арматурным каркасом из продольных стержней и поперечной арматуры и закрепленной на боковой поверхности ствола винтовой навивки из металлопроката, / RU патент №2204653, кл. E02D 5/38, публ. 20.05.2003/.
Недостатками известных конструкций является недостаточная прочность железобетонного ствола на воздействие нагрузки при погружении, шнековая производительность винтовой навивки, низкая скорость погружения, невысокая эффективность работы свай в составе группы.
Техническая задача заключается в улучшении эксплуатационных и технологических свойств сборной железобетонной бурозавинчиваемой сваи при снижении материалоемкости, расширение области применения для различных грунтовых условий, расширение области использования в геотехническом строительстве как свайного элемента заводского изготовления.
Поставленная задача решается таким образом, что в сборной железобетонной бурозавинчиваемой свае, состоящей из железобетонного ствола переменного сечения с арматурным каркасом из продольных стержней и поперечной навивки арматуры, закрепленной на боковой поверхности ствола винтовой навивки и разрыхляющего наконечника, согласно полезной модели, винтовая навивка на боковой поверхности ствола выполнена предварительно напряженной непрерывной или прерывистой с переменным шагом в соответствии с распределением усилий в стволе, возникающих при ввинчивании сваи в грунт, и зафиксирована на продольном стержне арматурного каркаса железобетонного ствола, причем винтовая навивка на боковой поверхности ствола выполнена в направлении противоположном поперечной навивке арматуры арматурного каркаса железобетонного ствола. Причем, железобетонный ствол сваи имеет переменную по длине форму, цилиндрическую - в головной части сваи и конусную - в средней и концевой частях сваи, при этом угол конусности средней части меньше угла конусности концевой части сваи. Кроме того, винтовая навивка на боковой поверхности железобетонного ствола выполнена по длине сваи с шагом, изменяемым прямо пропорционально диаметру сечения ствола. Или винтовая навивка на боковой поверхности железобетонного ствола выполнена по длине сваи с шагом, изменяемым обратно пропорционально диаметру сечения ствола Свая может быть выполнена с постоянным коэффициентом армирования по длине ствола. При этом ее бетонная поверхность выполнена волнистой, с глубиной впадин не более 1/3 диаметра винтовой навивки.
Предлагаемая конструкция сваи отличается от известной тем, что винтовая навивка на боковой поверхности ствола выполнена предварительно напряженной непрерывной или прерывистой с
переменным шагом в соответствии с распределением усилий в стволе, возникающих при ввинчивании сваи в грунт, и зафиксирована на продольном стержне арматурного каркаса железобетонного ствола, причем винтовая навивка на боковой поверхности ствола выполнена в направлении противоположном поперечной навивке арматуры арматурного каркаса железобетонного ствола. Причем железобетонный ствол сваи имеет переменную по длине форму, цилиндрическую - в головной части сваи и конусную - в средней и концевой частях сваи, при этом угол конусности средней части меньше угла конусности концевой части сваи. Кроме того, винтовая навивка на боковой поверхности железобетонного ствола выполнена по длине сваи с шагом, изменяемым прямо или обратно пропорционально диаметру сечения ствола. Свая может быть выполнена с постоянным коэффициентом армирования по длине ствола. При этом ее бетонная поверхность выполнена волнистой, с глубиной впадин не более 1/3 диаметра винтовой навивки.
Выполнение армирования и навивки обеспечивают повышенную прочность сваи при ввинчивании ее в грунт и возможность работы ее как сваи фундамента или геотехнического ограждения самостоятельно. Расчет оптимального армирования проводят из расчета сохранения постоянного коэффициента армирования по длине сваи. Фиксация предварительно напряженной навивки на продольном стержне арматурного каркаса обеспечивает снижение материалоемкости за счет включения навивки в работу ствола на кручение. Для уменьшения усилия кручения навивка может быть выполнена прерывистой. Переменный шаг навивки обеспечивает повышение производительности погружения сваи в грунт за счет повышения производительности шнековой проходки, и прочности сваи за счет распределения арматуры в соответствии с эпюрой крутящих моментов в сечении. Выполнение боковой поверхности ствола волнистого
профиля с глубиной впадин более 1/3 диаметра винтовой навивки утрачивает полезную работу предварительного напряжения винтовой навивки.
Выбранная форма железобетонного ствола - переменная по длине, цилиндрическая - в головной части сваи, погружаемая в ненесущую часть грунтового массива, и конусная - в средней и концевой частях сваи, с переменной конусностью, погружаемая в несущую часть грунтового массива, обеспечивает эффективную работу сваи в группе за счет более равномерного распределения усилия в стволе сваи при экономии материала сваи. Форма боковой поверхности со сложной конусностью близка к параболической форме и обеспечивает упрощение погружения железобетонных свай при устройстве фундаментов и геотехнических сооружений, снижение энергоресурсов за счет достижения минимального сопротивления трению при погружении, позволяет упростить конструкцию опалубки, улучшает совместную работу винтовой навивки ствола за счет ее предварительного напряжения и выполнения переменного шага, а также снижение материалоемкости за счет оптимального армирования по длине конструкции и возможность исключения закладных элементов для фиксации винтовой навивки.
На фиг.1 представлена свая; фиг.2 - А-А фиг.1; фиг.3 - тоже, что и на фиг.1 - вариант армирования; фиг.4 - узел А фиг.3.
Свая состоит из железобетонного ствола 1, арматурного каркаса 2 из продольных стержней 3 и поперечной навивки арматуры 4, предварительно напряженной навивки 5 зафиксированной сваркой на продольном стержне 6, арматурного каркаса 2, и разрыхляющего наконечника 7.
На фиг.1 показан вариант выполнения винтовой навивки с переменным шагом изменяемым прямо пропорционально диаметру сечения ствола сваи, а на фиг.3 вариант выполнения сваи с винтовой
навивкой с шагом, изменяемым обратно пропорционально диаметру сечения ствола. Продольный вертикальный арматурный стержень 6 закреплен в бетонном теле ствола 1 с внешней стороны арматурного каркаса 2, к которому приваривается каждый виток винтовой преднапряженной навивки 5. Для увеличения степени сцепления сваи с грунтом и улучшения ее работы, поверхность ствола со сложной конусностью выполняют с волнистым профилем (см. фиг.4). Ствол сваи 1 выполнен из бетона класса В 25.
Погружение сваи осуществляют следующим образом.
Для возведения свайного фундамента используют стандартное оборудование. Сваю с разрыхляющим наконечником 7 погружают до проектной отметки путем одновременного вращения и вдавливания в грунт под собственным весом и внешним усилием. При погружении сваи часть объема грунта в зоне вокруг сваи уплотняется, что особенно необходимо при устройстве свай в сильно сжимаемых грунтах. Другая часть грунта по винтовой навивке 5 выходит на поверхность в отвал, ее удаляют.
Работа сваи происходит следующим образом.
При погружении сваи часть (большая) объема грунта благодаря шнековой работе навивки 5 транспортируется на поверхность, причем, благодаря переменному шагу навивки транспортирование грунта происходит более эффективно, что позволяет устраивать подобные сваи в слабосжимаемых грунтах. Другая часть грунта (меньшая) уплотняется. Возникающие усилия при погружении сваи на глубину, близкую к проектной, воспринимаются предварительным напряжением навивки. При этом достигается снижение расхода материалов. Железобетонный ствол сваи переменного по длине сечения позволяет облегчить погружение сваи, обеспечить эффективную работу сваи в группе за счет более равномерного распределения усилия в стволе.