СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям свай для зданий и инженерных сооружений, возводимых на водонасыпных глинистых грунтах, подверженных морозному пучению при отрицательных температурах, и может быть использовано при возведении зданий и инженерных сооружений (мостов, трубопроводов, линий ЛЭП, дорог), устраиваемых в районах сезонного промерзания на пучинистых грунтах.
Известна свая, возводимая на пучинистых мерзлых грунтах, включающая ствол, выполненный в зоне деятельного слоя сужающимся кверху, а ниже зоны деятельного слоя - сужающимся книзу. Ствол выполнен полым со сквозными расширяющимися внутрь ствола отверстиями в стенках в зоне деятельного слоя грунта [1].
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, - выполнение ствола полым, состоящим из двух частей: верхней - сужающейся кверху и нижней - сужающейся книзу.
Недостатком сваи является недостаточная надежность ее работы. Грунт, попадая внутрь сваи через отверстия в стенках, с течением времени накапливается, заполняет всю полость сваи и она начинает работать как обыкновенная свая. Кроме того, отверстия, выполненные в стенке сваи в зоне деятельного слоя, способствуют примерзанию грунта к свае. Все это приводит к выдергиванию сваи силами касательных напряжений.
Известна свая из предварительно напряженного железобетона, содержащая армированный полый ствол круглого сечения в форме усеченного конуса с закрытыми торцами [2].
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, - полый армированный ствол круглого сечения в форме усеченного конуса с закрытыми торцами.
Недостатком сваи является недостаточная надежность ее работы в водонасыщенных глинистых грунтах, связанная с возникновением сил касательных напряжений по боковой поверхности сваи, способствующих выдергиванию сваи из грунта.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, -повышение надежности работы сваи.
Технический результат, получаемый при работе сваи, - снятие сил касательных напряжений.
Поставленная задача была решена за счет того, что у известной сваи, содержащей полый армированный ствол круглого сечения в форме сужающегося книзу усеченного конуса с закрытыми торцами, ствол в зоне сезоннопромерзающего грунта выполнен сужающимся кверху. Полость сваи может быть выполнена цилиндрической.
Признаки заявляемой полезной модели, отличительные от признаков прототипа, - ствол сваи в зоне сезоннопромерзающего грунта выполнен сужающимся кверху.
Отличительные признаки заявляемой полезной модели в совокупности с известными обеспечивают снятие сил касательных напряжений путем компенсации сил морозного пучения силами трения по боковой поверхности нижней части сваи и силами сопротивления выпучиванию нижерасположенных слоев верхними замерзшими слоями, предотвращая тем самым выталкивание сваи из грунта и повышая надежность ее работы.
На фигуре изображена предлагаемая свая.
Свая включает ствол, состоящий из верхней сужающейся кверху части 1, расположенной в зоне сезоннопромерзающего грунта, и сужающейся книзу части 2, расположенной ниже зоны сезоннопромерзающего грунта. Ствол выполнен с цилиндрической полостью 3 и имеет верхний 4 и нижний 5 торцы.
Предлагаемую сваю изготавливают центрофугированием, при этом экономится бетон и металл. Бетон в конструкции сваи получает плотность
W-4, что позволяет использовать ее в грунтах с агрессивными водами к бетонам на обычном цементе.
Длина нижней части сваи, работающая в талом грунте, и определяющая ее несущую способность определяется в соответствии с «Рекомендациями по применению полых конических свай повышенной несущей способности».
Длина верхней части сваи определяется по формуле:
В
th
L=λd,
где λ - коэффициент неравномерности промерзания грунта;
d л - нормативная глубина промерзания.
Свая работает следующим образом.
В зимний период времени при действии отрицательных температур глинистый грунт, в том числе и там, где выполнено свайное поле, промерзает. Промерзающий грунт увеличивается в объеме, примерзает к поверхности заглубленного в него свайного фундамента и вызывает развитие сил нормальных и касательных напряжений по боковой поверхности свай фундамента, которые выталкивают сваи из грунта. За счет выполнения ствола сваи в зоне сезоннопромерзающего грунта сужающимся кверху силы сопротивления выпучиванию нижерасположенных слоев грунта верхними замерзшими слоями увеличиваются. Силы касательных напряжений (выталкивающие силы) компенсируются силами трения по боковой поверхности нижней сужающейся книзу части сваи и силами сопротивления выпучиванию нижерасположенных слоев верхними замерзшими слоями, что предотвращает выталкивание сваи из грунта (свая остается на проектной отметке) и приводит к повышению надежности ее работы.
При погружении сваи в грунт ее широкая часть образует в верхних слоях грунта щель (между верхней частью сваи и грунтом) высотой равной 0,7 от нормативной глубины промерзания (согласно экспериментальным данным). Для дополнительного снятия касательных напряжений по боковой поверхности сваи щель можно заполнить несмерзающимся грунтом (щебень, гравий, песок крупный), свая при этом не будет выдергиваться.
Таким образом, предлагаемая конструкция сваи обеспечивает гашение сил, способствующих выталкиванию сваи из грунта.
Источники информации:
Патент РФ №1240093, кл. E 02 D 5/30, 20.08.84
Патент РФ №1664975, кл. E 02 D 27/30, 3/115, 30.03.89