ВИНТОВАЯ СВАЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к фундаментостроению, и может быть использована при строительстве на лессовых просадочных грунтах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является винтовая свая, содержащая трубчатый ствол и наконечник, причем наконечник выполнен в виде полого цилиндра с отлитым заодно с ним винтовым направляющим выступом и снабжен зубьями на наружной торцевой поверхности (см. патент Японии №57019417, опуб. 01.02.1982).
Недостатком такой сваи является ее невысокая несущая способность ввиду образования концентраторов напряжений на гребне резьбового выступа.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение несущей способности сваи при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок при одновременном повышении надежности и производительности процесса погружения.
Технический результат, на который направлена заявленная полезная модель, достигается за счет того, что в известной винтовой свае, содержащей трубчатый ствол и наконечник, причем наконечник выполнен в виде полого цилиндра с отлитым заодно с ним винтовым направляющим выступом и снабжен режущими зубьями на торцевой поверхности, согласно полезной модели, винтовой выступ образован конусообразными винтовыми поверхностями, при этом выступ в поперечном своем сечении в плоскости, проходящей через продольную осевую линию цилиндрического наконечника, выполнен в виде трапеции, большее основание которой расположено на цилиндрической поверхности наконечника, а боковые наклонные линии трапеции выступа являются образующими линиями конусообразных поверхностей, сопряженными с внешней цилиндрической поверхностью наконечника, причем отношение максимального расстояния между концами боковых линий трапеции в месте их сопряжения с цилиндрической поверхностью наконечника к минимальному расстоянию между концами указанных боковых линий в месте их сопряжения с меньшей стороной трапеции составляет величину от 2 до 2,5, при этом внутренняя поверхность наконечника в районе расположения режущих зубьев выполнена конусной.
Поставленная задача достигается также тем, что линии, трапеции, образующие конусообразные поверхности винтового выступа, плавно, по радиусу, сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью выступа и с цилиндрической поверхностью наконечника, либо линии трапеции, образующие конусообразные поверхности винтового выступа сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью выступа с образованием острых кромок.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показана винтовая свая с наконечником;
на фиг.2 показан увеличенный вид А на фиг.1;
на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.
Винтовая свая содержит трубчатый ствол 1 и наконечник 2 (фиг.1). Наконечник выполнен в виде полого цилиндра с отлитым заодно с ним винтовым направляющим выступом 3 и снабжен зубьями 4 на торцевой поверхности. Винтовой выступ 3 образован конусообразными поверхностями 5. Выступ 3 в поперечном своем сечении в плоскости, проходящей через продольную осевую линию 6 цилиндрического наконечника 2, представляет собой трапецию со скругленными вершинами. Большее основание трапеции (см. фиг.2) расположено на цилиндрической поверхности наконечника 2. Боковые линии 7 трапеции являются образующими линиями конусообразных поверхностей 5 и по радиусу сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью наконечника 2. Отношение максимального расстояния «В» между концами боковых линий 7 трапеции в месте их плавного сопряжения с цилиндрической поверхностью наконечника 2 (см. фиг.2) к минимальному расстоянию «Г» между концами указанных боковых линий 7 в месте их скругления с меньшей стороной трапеции составляет величину от 2 до 2,5. При этом внутренняя поверхность 8 наконечника 2 в районе расположения режущих зубьев 4 выполнена конусной (фиг.3).
Описываемую сваю используют следующим образом. К винтовой свае прикладывают осевую нагрузку вдоль нее, а также крутящий момент, в результате чего режущие зубья 4 прорезают верхний слой почвы. Конусность внутренней поверхности 8 в районе расположения зубьев 4 упрощает врезание сваи без ухудшения прочностных качеств зубьев, а также воздействует на граничный слой грунта, отодвигая его от конусной поверхности 8 и упрощая таким образом продвижение грунта вдоль внутренней поверхности сваи. Погружение торцевой части сваи в грунт формирует направляющий участок, создавая благоприятные условия для ввинчивания винтового направляющего выступа 3.
Винтовой выступ 3 за счет своего трапециевидного поперечного сечения уплотняет грунт, контактирующий с ним, при минимальном сопротивлении продвижению выступа 3 в грунте. Кроме того, конусообразные поверхности выступа создают повышенную устойчивость сваи после ее погружения, а также ее прочность и жесткость, за счет выполнения функции винтового ребра жесткости.
Соотношение длин оснований трапеции поперечного сечения выступа 3 подобрано таким образом, чтобы обеспечить максимальные прочностные свойства сваи без значительного увеличения сопротивления ввинчиванию сваи в грунт. Кроме того, указанные соотношения позволяют оптимизировать качество литья в форму при изготовлении наконечника 2. Выбранная форма поперечного сечения винтового выступа, а также соотношения его размеров позволяют обеспечить максимальную удельную несущую способность сваи и боковую устойчивость. При этом достигается и высокое сопротивление вытаскиванию сваи.
При использовании сваи в мерзлых грунтах описываемая форма винтового выступа облегчает ввинчивание сваи, особенно, при образовании острых кромок в месте сопряжения конусообразных поверхностей выступа с наружной его цилиндрической поверхностью. Острые кромки способствуют скалыванию частиц мерзлого грунта.
Таким образом, конструкции заявляемой винтовой сваи обеспечивает возможность повышения несущей способности сваи за счет большей вертикальной прочности и боковой устойчивости, достигаемых путем оптимизации формы и размеров винтового выступа. При этом уменьшаются затраты на установку за счет использования свай меньшего размера и/или меньшего их количества в фундаменте.