Свайная опора
PILE SUPPORT

Настоящее изобретение относится к области строительства, а именно, к сооружению свайных фундаментов, и может быть использовано для строительства зданий, трубопроводов, опор рекламных конструкций, дорожных знаков, линий освещения и связи, и др.
Известны различные типы свайных опор.
Известна анкерная свая [RU 2365709, опубл. 27.08.2009], включающая ствол, армированный каркасом, при этом ее нижняя часть состоит из двух шарнирно соединенных со стволом четвертей, расположенных относительно друг друга по диагонали сечения ствола и имеющих удлинения на участке острия, которые заключены в съемный металлический кожух, причем ствол выполнен с отверстием, в которое вставлен штырь для снятия кожуха, а четверти имеют возможность разворота при добивке сваи.
Известная забивная свая [RU 2363811, опубл. 10,08.2009 г. ], содержащая заостренный нижний конец, который имеет форму параболоида вращения, усеченного по фокальной плоскости, ниже плоскости усечения, параболоид переходит в сферический пояс, на самом конце сферический пояс переходит в конус.
Недостатком забивных свай является пониженная прочность стенок на конусе наконечника, обусловленная технологией его изготовления.
Известны винтовые сваи [RU 117933, опубл. 10.07.2012 г., RU 109161, опубл. 10.10.2011], включающие цилиндрический ствол и наконечник со спиралью. Этот тип свай принят за прототип.
Общими недостатками известных винтовых свай являются: конструктивная сложность и экономические затраты на изготовление конуса и винта; длительный процесс установки сваи путем ее закручивания в грунт и низкая точность установки, поскольку круглый, классический конус может изменять направление сваи в грунте при соприкасании с твердыми препятствиями или остановиться на них и не заходить глубже; низкая устойчивость, поскольку классический конус имеет острый конец и при попадании на твердые породы в грунте свая стоит на нем.
Технический результат, на который направлено настоящее изобретение, заключается в ускорении установки свайной опоры в грунт, повышении ее прочности и устойчивости, при одновременном упрощении изготовления свайной опоры.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в свайной опоре, содержащей полый стержень, согласно настоящему изобретению, на теле стержня образован наконечник путем деформации одного конца стержня с приданием его торцу формы по меньшей мере трехконечной звезды.
Возможны варианты развития основного технического решения:
- форма торца выполнена в виде четырех или пяти, или шести, или семи, или восьмиконечной звезды;
- торец выполнен глухим;
- на торце образованы отверстия в лучах и/или по центру звезды;
- углы между концами звезды выбраны равными или неравными;
- стержень имеет цилиндрический или прямоугольный или треугольный профиль.
Таким образом, за счет всей совокупности существенных признаков достигается ускорение установки свайной опоры, повышение ее прочности и устойчивости за счет создания опорного торца с формой по меньшей мере трехконечной звезды, направляющие которой создают большую площадь опоры, чем точка (как у конусной сваи), и выполняют роль резцов грунта, поскольку образованные лучи способны перерезать корни и мелкую твердую породу, а при попадании на большую породу опирание сваи будет также на лучах, а не на точке. Кроме того направляющие торца дополнительно разрыхляют грунт и не нужна дополнительная обвязка после установки. Одновременно с этим достигается упрощение изготовления свайной опоры благодаря тому, что для деформации ее торца применяется только операции обжатия, т.е. сминания готового профиля и отсутствуют сварка (повышается класс безопасности изготовления) и повышенные энергозатраты (снижение себестоимости). Кроме того имеется возможность брать за основу заводскую оцинкованную трубу, тем самым избегая необходимости ее окраски или других видов защиты от коррозии. К тому же используемое оборудование для сминания в несколько раз дешевле, легче и доступней, чем, например, ротационно-ковочный станок для изготовления классической конусной сваи со спиралью. Обычно конусы металлических труб изготавливают, вырезая треугольные сегменты по кругу, а затем сводя образованные «лепестки» в конус с проваркой швов или без нее, или же гнут конус из листового металла и приваривают его к трубе. При этом такой конус, который воспринимает основную нагрузку, имеет толщину стенки трубы или листа и легко деформируется о камни. В заявляемом изобретении отсутствует вырезание материала, а наоборот используется концентрация металла в конусе посредством его дополнительного профилирования, что приводит к повышению прочности наконечника заявляемой сваи по сравнению с другими типами свайных опор.
Сущность заявляемого изобретения поясняется нижеследующими чертежами и описанием.
На Фиг. 1 представлена свайная опора из прямоугольного профиля с торцом в форме четырехконечной звезды.
На Фиг. 2 представлен вид на торце свайной опоры по Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлена свайная опора из цилиндрического профиля с торцом в форме трехконечной звезды.
На Фиг. 4 представлен вид на торце свайной опоры по Фиг. 3.
На Фиг. 5 представлена свайная опора из цилиндрического профиля с торцом в форме четырехконечной звезды.
На Фиг. 6 представлен вид на торце свайной опоры по Фиг. 5.
Свайная опора (Фиг. 1-6) содержит полый стержень 1, при этом на теле стержня 1 образован наконечник путем деформации одного конца стержня с приданием его торцу 2 формы по меньшей мере трехконечной звезды (Фиг. 4).
Форма торца 2 может быть выполнена в виде четырех (Фиг. 1, 2, 5, 6) или пяти, или шести, или семи, или восьмиконечной звезды. Однако в зависимости от поставленной задачи количество образованных лучей может быть и более восьми.
Торец 2 может быть выполнен полностью или частично глухим. В другом варианте исполнения на торце 2 при изгибе стенок стержня 1 могут быть образованы отверстия 3 в лучах по центру звезды. Кроме того между стеками луча, при неполном сжатии стержня 1, тоже могут образовываться пространства (на чертеже не показано). Эти отверстия 3 и упомянутые пространства могут выполнять дополнительную функцию против вымораживания.
Углы между концами звезды (лучами) на торце 2 могут быть выбраны равными или неравными. Лучи могут быть симметричны и не симметричны относительно центра вписанной или описанной окружности.
Лучи могут идти параллельно относительно продольной оси стержня 1, образуя прямой конус, а могут быть изогнуты и находиться под углом к оси стержня 1 прямыми или изогнутыми линиями (дугами), образуя, таким образом, направленный конус (конус-спираль). При погружении сваи с прямым конусом будет происходить только продольно-осевое перемещение, а с направленным конусом продольно-осевое погружение будет сопровождаться вращательным (радиальным). Т.е. свая будет погружаться с легким вращением, что может облегчить процесс погружения в особых грунтах или в особых условиях.
Стержень 1 может быть выполнен из цилиндрического (с круглым сечением) (Фиг. 3-6) или прямоугольного (Фиг. 1 и 2) или треугольного профиля.
Заявляемую свайную опору изготавливают следующим образом.
Свайную заготовку (полый металлический стержень 1 любого профиля) с одного из ее концов подвергают деформации, при которой на теле заготовки образуется конус путем одновременного или последовательного давления, например, матрицей (обоймой) или одиночными элементами (кулачками) на ее поверхность. При этом давление осуществляется с каждой из сторон для труб треугольного, прямоугольного и квадратного профиля, и от трех до восьми сторон для труб круглого сечения.
В результате давления на участки поверхности стержня 1 происходит профилирование путем смятия его стенок таким образом, что они образуют волнообразную форму с гребнями и подошвами. Чем больше участков давления на смятие, тем больше образуется волн и подошв и тем ниже становится высота волн.
При смятии создается профилированный конус, образованный деформированными стенками стержня 1, которые имеют вид от оребренного до волнообразного окончания в профиль и в разрезе лучи или те же волны, в зависимости от профиля и типа (вида) стержня 1, типа приложения усилия, приспособлений и элементов, воздействующих на стержень 1.
Стенки стержня 1 на торце 2 могут быть сплющены в выступающей части (ребрах или лучах) так, что между ними могут отсутствовать отверстия 3. В линии (вершине) изгиба выпуклой части ребер и/или в центре конуса, где сходятся вогнутые части стенок трубы, отверстия 3 могут оставаться, что характерно при деформации, быть принудительно сплющены или обжаты вглухую, быть не до конца дожатыми, образуя пространство между изогнутыми стенками и в центре конуса. В зависимости от задачи.
Полученный конус (обжатый торец или конусный участок) может быть плавным (округлым) или прямым. При этом выпуклая часть (ребра) может менять градус уклона на меньший, вплоть до нулевого. В последнем случае это полезно для увеличения «пробойной» части забивной сваи в некоторых грунтах (камни, корни, строительный мусор, известняк и пр.).
Возможно сминание стенок стержня 1 так, что лучи сминания будут соприкасаться под углом, величина которого зависит от длины конуса, а возможно сминание так, что стенки стержня 1 в лучах будут образовывать плоские окончания разной длины (например, для сложных грунтов, где такие плоские части будут работать как резцы).
Соотношение длины конусного участка стержня 1 и размеров стержня 1 определяется в зависимости от задачи и технологического исполнения. Длина конусного участка стержня 1 может составлять от 0,3 до 8 диаметров стержня 1 (в случае с прямоугольным профилем стержня 1 имеется ввиду диаметр меньшей из вписанных окружностей). Однако максимальная длина конусного участка может быть и больше в зависимости от задачи.
Заявляемую свайную опору можно установить в грунте различными способами: забить или вдавить. Если к заявляемую свайную опору снабдить спиралью, шнеком, лопастью или прочими направляющими, то ее можно будет также и закручивать. Поэтому заявляемая свайная опора может являться основой для изготовления забивных, лопастных, спиральных и винтовых свай.