АНКЕР ГРУНТОВОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области строительства, в частности к крепежным изделиям, а именно к грунтовым анкерам, и может быть использована для крепления в грунте строительных конструкций и оборудования - подпорных стен, заглубленных сооружений, инженерных сетей, георешеток, высотных конструкций, кессонов, малых архитектурных форм и других конструкций.
Уровень техники
6
Известен грунтовой анкер, состоящий из тела, выполненного в виде плоской анкерной плиты со стержневым наконечником и двумя продольно расположенными относительно анкерной плиты ребрами, имеющего заостренные носовую и хвостовую части, с глухим отверстием цилиндрической формы в теле анкера для размещения в нем толкающего стержня. Закрытый торец глухого отверстия направлен к носовой части анкерной плиты, а ось вращения отверстия расположена в продольной плоскости симметрии анкера, параллельно плоскости анкерной плиты. Узел крепления тяги соединен с телом анкера с возможностью поворота в продольной плоскости симметрии анкера относительно оси, перпендикулярной этой плоскости (патент № RU 131748, МПК E02D 5/80, 27.08.2013).
Недостатком известного анкера является высокая вероятность повреждения анкера при его погружении в скальные грунты или грунты большой твердости из-за наличия в его конструкции стержневого наконечника. Повреждение анкера зачастую приводит к отклонению анкера от заданной траектории погружения, а также к невозможности его установки или снижению его несущей способности по сравнению с проектной.
6
Известен также грунтовой анкер, состоящий из тела, содержащего плоскую анкерную плиту, носовую и хвостовую части, глухое отверстие для размещения толкающего стержня и проушину для соединения с узлом крепления тяги. Носовая часть тела анкера имеет выступающие вертикальные и горизонтальные лопасти, перпендикулярно расположенные по отношению друг к другу. При этом входная кромка горизонтальных лопастей переходит в кромку боковых ребер, идущих вдоль тела анкера к его хвостовой части. Передняя кромка анкерной плиты заострена и имеет в плане треугольную форму. Проушина выполнена в выступе, расположенном в верхней части тела анкера и имеющем сужающуюся по направлению к носовой части переднюю режущую кромку. Для врезания в грунт при установке (раскрытии) анкера под землей его хвостовая часть срезана под углом к продольной оси анкера и образует в нижней его части отогнутый край (патент № RU 156537, МПК E02D 5/00, 27.07.2015).
Недостатком известного анкера является вероятность отклонения анкера от прямолинейной траектории при погружении вследствие возникновения разности сопротивления грунта в его верхней и нижней частях, приводящее к смещению анкера в сторону верхней части, на которой размещен выступ с проушиной.
6
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является грунтовой анкер Manta Ray, состоящий из тела преимущественно цилиндрической формы, имеющего носовую и хвостовую части, глухое отверстие для размещения толкающего стержня и проушину для соединения анкера с узлом крепления тяги. Носовая часть тела анкера имеет выступающие вертикальные и горизонтальные лопасти, перпендикулярно расположенные по отношению друг к другу. Входные кромки лопастей выполнены ступенчатыми, при этом входная кромка горизонтальных лопастей переходит в кромку боковых ребер, идущих вдоль тела анкера к его хвостовой части. Проушина выполнена в выступе, расположенном в верхней части тела анкера и имеющем сужающуюся по направлению к носовой части переднюю режущую кромку. Для врезания в грунт при установке (раскрытии) анкера под землей его хвостовая часть срезана под углом к продольной оси анкера и образует в нижней его части отогнутый край (патент № US 7534073, МПКE02D 5/80, 14.05.2007).
Недостатком известного анкера является вероятность отклонения анкера от прямолинейной траектории при погружении в плотные слои грунта.
Раскрытие полезной модели
При создании полезной модели решалась задача улучшения технических характеристик анкера при его погружении в грунт независимо от структуры грунта.
Технический результат - улучшение показателей прямолинейного погружения анкера, влияющих на точность расположения анкера в грунте и надежность его фиксации при установке.
Указанный технический результат достигается тем, что анкер грунтовой, состоящий из тела преимущественно цилиндрической формы, имеющего носовую и хвостовую части, глухое отверстие для размещения толкающего стержня и проушину для соединения с узлом крепления тяги, выполненную в выступе, расположенном в верхней части тела анкера и имеющем сужающуюся по направлению к носовой части переднюю кромку, носовая часть тела анкера имеет выступающие вертикальные и горизонтальные лопасти, при этом верхняя грань вертикальной лопасти сопряжена с передней кромкой выступа с образованием верхнего ребра тела анкера, а входная кромка горизонтальных лопастей переходит в кромку боковых ребер, идущих вдоль тела анкера к его хвостовой части, согласно полезной модели, носовая часть тела анкера снабжена лопастью, перпендикулярной вертикальным лопастям и расположенной в нижней части тела анкера под углом к его продольной оси с увеличением расстояния между лопастью и продольной осью тела анкера по направлению к входной кромке лопасти.
При этом, согласно полезной модели, входная кромка нижней лопасти переходит в кромку дополнительных боковых ребер, идущих вдоль тела анкера к его хвостовой части.
При этом, согласно полезной модели, дополнительные боковые ребра параллельны остальным боковым ребрам.
При этом, согласно полезной модели, носовая часть тела анкера выполнена конусообразной формы.
При этом, согласно полезной модели, передняя кромка выступа выполнена пирамидальной формы.
При этом, согласно полезной модели, контур верхнего ребра тела анкера выполнен в виде гладкой кривой.
При этом, согласно полезной модели, входные кромки лопастей и кромки боковых ребер выполнены заостренными.
При этом, согласно полезной модели, входные кромки лопастей выполнены ступенчатыми.
При этом, согласно полезной модели, лопасти при пересечении друг с другом, образуют на входных кромках угловые кромочные поверхности.
При этом, согласно полезной модели, хвостовая часть выполнена скошенной по отношению к продольной оси анкера и образует в нижней части тела отогнутый край.
При этом, согласно полезной модели, в стенке глухого отверстия со стороны нижней части тела анкера выполнено отверстие.
При этом, согласно полезной модели, анкер выполнен из чугуна.
В предлагаемой полезной модели представлена наиболее простая и удобная в изготовлении конструкция анкера грунтового. С целью обеспечения прямолинейного погружения в грунт носовая часть тела анкера имеет лопасти, расположенные под прямым углом друг к другу, выступающие вперед от тела анкера и завершающиеся заостренными входными кромками. При этом верхняя грань вертикальной лопасти сопряжена с передней кромкой выступа с образованием верхнего ребра тела анкера, а входная заостренная кромка горизонтальной лопасти переходит в кромку бокового ребра, идущего вдоль тела анкера к его хвостовой части.
Особенность предложенной конструкции в том, что анкер дополнительно снабжен еще одной лопастью с входной заостренной кромкой, перпендикулярной вертикальным лопастям и расположенной в нижней части тела анкера под углом к его продольной оси с увеличением расстояния между лопастью и продольной осью тела анкера по направлению к входной кромке лопасти.
Таким образом обеспечивается достижение указанного технического результата: улучшение показателей прямолинейного погружения анкера, влияющих на точность расположения анкера в грунте и надежность его фиксации при установке. Кроме того, прямолинейная траектория погружения анкера способствует снижению трудоемкости и усилия, необходимых для погружения анкера.
Следует отметить, что предлагаемый к защите анкер изготавливается преимущественно из высокопрочного чугуна, обладающего большей коррозионной стойкостью, по сравнению со сталью, что увеличивает надежность и долговечность анкера.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг. 1 - анкер грунтовой (вид сбоку);
фиг. 2 - анкер грунтовой (вид сверху);
фиг. 3 - сечение А-А анкера (глухое отверстие);
фиг. 4 - анкер грунтовой (вид спереди);
фиг. 5 - анкер грунтовой в аксонометрической проекции (ступенчатые входные кромки лопастей).
Осуществление полезной модели
Анкер грунтовой состоит из тела 1 преимущественно цилиндрической формы (фиг. 1, 2), имеющего носовую 2 и хвостовую 3 части, глухое отверстие 4 цилиндрической формы для размещения толкающего стержня (не показан) и проушину 5 для соединения с узлом крепления тяги (не показана).
Хвостовая часть 3 выполнена скошенной по отношению к продольной оси 6 анкера. На наружную скошенную поверхность 7 хвостовой части 3 выходит глухое отверстие 4 (фиг. 2), предназначенное для толкающего стержня. Закрытый торец 8 (фиг. 3) глухого отверстия 4 направлен к носовой части 2 тела 1, а ось вращения глухого отверстия совпадает с продольной осью 6 тела 1 анкера. В стенке 9 глухого отверстия 4 может быть выполнено отверстие 10, предназначенное для осуществления процесса нанесения защитного покрытия на поверхность анкера. Хвостовая часть 3 (фиг. 1) анкера образует в нижней части 11 тела 1 отогнутый край 12, необходимый для упора в грунт при взведении анкера.
Проушина 5 для соединения с узлом крепления тяги выполнена в выступе 13, расположенном в верхней части 14 тела 1 анкера и имеющем сужающуюся по направлению к носовой части 2 переднюю режущую кромку 15.
Как показано в нашем примере, передняя кромка 15 выступа 13 выполнена пирамидальной формы. Передняя кромка 15 позволяет отводить грунт от проушины 5, обеспечивая защиту узла крепления тяги от воздействия твердых пород при погружении анкера в грунт.
Носовая часть 2 тела 1 анкера выполнена конусообразной формы (фиг. 1, 4) и имеет выступающие вертикальные 16, 17 и горизонтальные 18, 19 лопасти, размещенные под прямым углом друг к другу и выдающиеся вперед от тела 1 анкера на расстояние от 10 до 30% от общей длины анкера при измерении от носовой части 2 его тела 1. В нашем примере, прямая, образованная пересечением вертикальных 16, 17 и горизонтальных лопастей 18, 19, совпадает с продольной осью 6 анкера.
Верхняя грань 20 (фиг. 1) вертикальной лопасти 16 сопряжена с передней кромкой 15 выступа 13, в нашем примере пирамидальной формы, с образованием верхнего ребра 21 тела 1 анкера. В нашем примере контур верхнего ребра 21 выполнен в виде ломаной прямой, однако заявленный технический результат достигается и в случае, если контур верхнего ребра 21 выполнен в виде гладкой кривой, в частности в виде прямой, идущей от входной кромки 22 вертикальной лопасти 16 к верхней части выступа 13. Вместе с тем входная кромка 23 (фиг. 2) горизонтальных лопастей 18, 19 переходит в кромку 24 боковых ребер 25, идущих вдоль тела анкера к его хвостовой части 3.
Носовая часть 2 тела 1 анкера снабжена лопастью 26 с входной кромкой 27, перпендикулярной вертикальным лопастям 16, 17 и расположенной в нижней части 11 тела 1 анкера под углом к его продольной оси 6 (фиг. 1) с увеличением расстояния между лопастью 26 и продольной осью 6 анкера по направлению к ее входной кромке 27.
Угол наклона нижней лопасти 26 определяется в зависимости от меры воздействия на анкер уплотняющегося со стороны его носовой части 2 грунта и выбирается в пределах от 3 до 15°. При этом входная кромка 27 нижней лопасти 26 может переходить в кромку дополнительных боковых ребер 29, идущих вдоль тела 1 анкера к его хвостовой части 3, которые в представленном примере параллельны остальным боковым ребрам 25. Для лучшего врезания в грунт входные кромки 22, 23, 27 лопастей 16, 17, 18, 19 (фиг. 1, 2) и кромки боковых ребер 25, 29 выполнены заостренными. Также входные кромки 22, 23, 27 лопастей 16, 17, 18, 19 могут быть выполнены ступенчатыми. Например, как показано на фиг. 5, ступенчатой выполнена кромка 23 горизонтальных лопастей 18, 19.
Лопасти 16, 17 и 18, 19, 26 при пересечении друг с другом образовывают между собой угловые кромочные поверхности 30 (фиг. 4), обладающие высокими прочностными характеристиками и способствующие проникновению анкера в грунт путем разделения массива грунта на части.
Анкер грунтовой изготавливается преимущественно из чугуна, но также может быть изготовлен из стали подходящих к применению в данной области марок.
Перед погружением анкер соединяют с тягой при помощи узла крепления, выполненного в виде серьги (не показана), закрепленной с возможностью свободного вращения в проушине 5 (фиг. 1). Для жесткого соединения с тягой в серьге выполнено, например, резьбовое отверстие. Тяга может быть выполнена как гибкой, например, в виде троса, так и жесткой, в виде стального прутка.
В зависимости от геодезической особенности грунта, его плотности и несущей способности выбирается тип анкера. При этом глубина установки анкера также рассчитывается в зависимости от грунта. Для установки анкера используется толкающий стержень, устанавливаемый в глухом отверстии 4 тела 1 анкера, на который оказывается воздействие ударными или вибрационными нагрузками. Например, в качестве воздействующего на толкающий стержень инструмента может быть использован ударный молоток. По мере погружения в землю анкера происходит уплотнение грунта вокруг его носовой части 2, в том числе около режущей кромки 15 выступа 13, с одной стороны, и в образованном горизонтальными лопастями 18, 19 и нижней лопастью 26 кармане - с другой стороны.
Таким образом, с помощью лопасти 26, расположенной в нижней части 11 тела 1 анкера, достигается компенсация сопротивления грунта, создаваемого при его взаимодействии с передней кромкой 15 выступа 13, обеспечивая тем самым прямолинейную траекторию погружения анкера.
Кроме того, лопасти 18, 19, 26, переходящие в боковые ребра 25, 29, формируют каналы по бокам тела 1 анкера, образующие с обеих сторон пласты грунта, которые препятствуют повороту анкера вокруг своей оси в процессе погружения.
После погружения анкера на требуемую глубину толкающий стержень извлекается, и производится взведение анкера - разворачивание якоря из сложенного продольного (вдоль оси направления погружения анкера в грунт) положения в раскрытое перпендикулярное (перпендикулярно оси направления погружения анкера в грунт).
Взведение анкера производится путем приложения нагрузки к анкерной тяге, например, при помощи домкрата. Также возможно взведение анкера выполнять такими устройствами, как стрела экскаватора, лебедка и т.п., способными развивать необходимое усилие, снабженными динамометром для контроля его величины и обеспечивающими безопасность проведения работ по взведению анкера.
Под действием приложенной нагрузки на тягу, которая смещена относительно точки опоры анкера, возникает опрокидывающий момент, при котором происходит поворот (взведение) анкера. Анкер отогнутым краем 12 в хвостовой части 3 врезается в грунт и занимает проектное положение. После взведения анкер подвергается рабочей растягивающей нагрузке (40+8) кН, при которой грунт вокруг анкера уплотняется с максимальным коэффициентом уплотнения, создавая высокую удерживающую способность.
Таким образом, вышеописанное выполнение анкера позволило улучшить показатели прямолинейного погружения анкера независимо от плотности грунта. Таким образом, анкер надежно фиксируется в грунте с образованием высокой удерживающей способности. Также улучшение показателей прямолинейного погружения позволило снизить трудоемкость и усилие, необходимое для погружения анкера.