ФУНДАМЕНТ ИЗ СТАЛЬНЫХ СВАЙ

Настоящая полезная модель относится к области строительства, в частности к металлическим опорным конструкциям для закрепления в грунте узкобазовых несущих конструкций (НК), таких как опоры воздушных линий электропередачи (ЛЭП), осветительные вышки, вышки сотовой связи, радиосвязи, различные стойки, и т.д.
Для закрепления в грунте НК часто используются стальные винтовые или гладкие сваи. При этом часто для закрепления в грунте большинства типов НК не хватает несущей способности одной сваи, что требует применения двух и более свай. При этом стоит задача соединения этих свай в единую несущую конструкцию при помощи стального ростверка, и выполнение переходного узла для закрепления на нем собственно НК.
Например, для типовых широкобазовых решетчатых опор ЛЭП фундамент состоит из 4 и более свай под одну опору, применяется заводской металлический ростверк (ростверк стыкуется со сваями в полевых условиях сваркой). Под каждую из четырех ног опоры в зависимости от нагрузки и грунтовых условий применяется одна, две или более свай. Для узкобазовых опор применяется фундамент из одной или нескольких стальных свай со стальным ростверком и переходным узлом. Эффективность применения винтовых свай с ростверком при закреплении в грунтах широкобазовых решетчатых опор в зависимости от грунтовых условий, нагрузок, рельефа местности, протяженности и удаленности объекта может достигать 50%, скорость возведения в любых условиях минимум в 2 раза выше по сравнению с грибовидными железобетонными фундаментами. Выполнение работ по устройству фундаментов на винтовых сваях зимой дает значительное преимущество перед применением грибовидных железобетонных фундаментов, требующих выполнения большого объема земляных работ. Свайный фундамент состоит из отдельных свай, перекрытых сверху ростверком. Ростверк объединяет головные участки свай. Он служит для распределения нагрузки, передаваемой на сваи. Материалом для ростверка при строительстве опор ЛЭП служит сталь ().
Например, известна свая с ростверком для свайного фундамента опоры ЛЭП, содержащая стальную трубчатую сваю, погружаемую в грунт, свободный конец которой, выступающий над грунтом соединен с ростверком, содержащим снабженный фланцем центральный элемент, соединенный с периферийными элементами, закрепленными сваркой на выступающих из грунта концах свай, центральный элемент выполнен в виде вертикальной стойки, а периферийные элементы выполнены в виде совокупности трех и более соединительных обойм, выполненных с возможностью крепления сваркой к сваям, соединенных между собой затяжками, при этом верхний конец вертикальной стойки соединен с обоймами посредством раскосов, а ее нижний конец соединен с обоймами посредством дополнительных затяжек (RU №113280, E02D 27/42 опубл. 10.02.2012).
Недостаток такого фундамента заключается в недостаточной пространственной жесткости опоры с применением ростверка и повышенной трудоемкостью его монтажа.
Известен так же свайный фундамент с ростверком, содержащий погружаемые в грунт стальные сваи со свободными выступающими над грунтом концами, и металлический ростверк для организации многосвайного фундамента опоры ЛЭП, содержащий верхнюю и нижнюю пластины, закрепленные ребрами жесткости параллельно друг другу, при этом на периферии обеих пластин соосно выполнены отверстия под стволы свай, а в центральной части верхней пластины выполнены отверстия для фланцевого соединения с опорой ЛЭП (RU №86200, E02D 27/14, опубл. 27.08.2009 г.)
Недостаток данного фундамента заключается в повышенных трудозатратах монтажа ростверка на сваи за счет большого количества сварочных работ.
Известен свайный фундамент, включающий в себя по крайней мере две сваи, представляющие собой трубчатое тело каждая, предназначенное для погружения в грунт с размещением ее ствола в грунте, и к которым прикреплен ростверк, который включает в себя пластину-основание, в которой по периферии выполнены отверстия для одевания пластины-основания на сваи, так, что свободные концы свай (оголовки) выводятся в плоскость пластины-основания, при этом на стенках сваи выполнены опорные косынки, на которые пластина-основание опирается через обоймы, а на пластине-основании приварена труба фундамента, подкрепленная приваренными к ней и к пластине-основанию косынками (JP 2006307422, E02D 27/00, опубл. 09.11.2006)
Недостаток данного свайного фундамента заключается в том, что все элементы приварены друг к другу с применением не только наружных открытых швов, но и потолочных швов. Процесс монтажа свайного фундамента проходит в положении заглубления свай в грунт, в связи с чем сварка потолочных швов представляет собой сильно затруднительную операцию.
Все работы по монтажу фундамента с применением ростверков ведутся непосредственно в полевых условиях после погружения свай в грунт. Существующие на сегодняшний день технические решения предполагают большое количество сварки, при этом конструкции содержат, в том числе, потолочные сварные швы, качественное выполнение которых в полевых условиях затруднено и очень трудоемко. Это связано с тем, что погруженные в грунт сваи возвышаются над поверхностью земли незначительно - от 300 до 500 мм, что делает потолочные швы труднодоступными.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции фундамента, построенного на стальных сваях с применением ростверков, за счет уменьшения объема сварочных работ и в ускорении сборки фундаментов при высоком качестве выполнения сварных непотолочных швов.
Указанный технический результат для первого варианта достигается тем, что фундамент из стальных свай, включает в себя по крайней мере две сваи, представляющие собой трубчатое тело каждая, предназначенное для погружения в грунт с размещением части ее ствола над грунтом, и к которым прикреплен ростверк, который включает в себя основание в виде пластины, в которой по периферии выполнены отверстия для ее одевания сверху на сваи с выводом оконечностей свай над снованием, при этом на стенках сваи выполнены опорные косынки, на которые свободно опирается основание, на котором установлена приваренная к ней труба фундамента с фланцем, который подкреплен приваренными к ней и к основанию косынками, снабжен по количеству свай кольцевыми накладками, которые одеты на оконечности свай до упора в основание и соединены со сваями и основанием с помощью сварки, и косынками над кольцевыми накладками, которые приварены к сваям и основанию.
Указанный технический результат для второго варианта достигается тем, что фундамент из стальных свай, включает в себя три сваи, представляющие собой трубчатое тело каждая, предназначенное для погружения в грунт с размещением части ее ствола над грунтом, и к которым прикреплен ростверк, который включает в себя основание в виде пластины, в которой по периферии выполнены отверстия для ее одевания сверху на сваи с выводом оконечностей свай над снованием, при этом на стенках сваи выполнены опорные косынки, на которые свободно опирается основание, на котором установлена приваренная к ней труба фундамента с фланцем, который подкреплен приваренными к ней и к основанию косынками, снабжен накладками, которые выполнены в виде пластин с дугообразным вырезом с одной стороны и которые поджаты вырезами к стенкам свай и соединены со сваями и основанием с помощью сварки, и косынками над накладками, которые приварены к сваям и основанию непосредственно или через накладки.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - конструкция фундамента с двумя сваями в грунте с ростверком, вид сбоку;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сверху;
фиг.3 - расположение свай в грунте для фундамента по фиг.1;
фиг.4 - свая для фундамента по фиг.1;
фиг.5 - сечение А-А по фиг.1;
фиг.6 - конструкция фундамента с тремя сваями в грунте с ростверком, вид сбоку;
фиг.7 - то же, что на фиг.6, вид сверху;
фиг.8 - сечение Б-Б по фиг.6;
фиг.9 - расположение свай в грунте для фундамента по фиг.6;
фиг.10 - свая для фундамента по фиг.6;
фиг.11 - закрепление основания на сваях для фундамента по фиг.6;
фиг.12 - то же, что на фиг.6, вид сверху.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция свайного фундамента с применением ростверков, представляющих собой верхнюю часть свайного или столбчатого фундамента, распределяющую нагрузку на основание. Ростверк выполняется в виде силовой конструкции, объединяющей оголовки столбов (свай) и служащей опорной конструкцией для возводимых элементов сооружения. Для рассматриваемого свайного фундамента может использоваться высокий ростверк (если он расположен значительно выше уровня грунта или воды), повышенный ростверк, когда его подошва совпадает с отметкой планировки грунта, и низкий ростверк, когда он заглублен в грунт (например, в фундаментах жилых и промышленных зданий). Материалом для ростверка в рамках рассматриваемой полезной модели служит преимущественно металл. В качестве свай рассматриваются стальная гладкая или винтовая свая для закрепления в грунте НК, при этом крепление к свае фланца, служащего для закрепления НК, выполняется сварным.
Согласно первого варианта исполнения (фиг.1) предлагается фундамент для закрепления в грунте НК, отличающийся сниженным количеством сварных швов и отсутствием потолочных сварных швов, что позволяет ускорить сборку фундаментов и повысить качество выполнения сварных швов.
Такой фундамент состоит по крайней мере из двух или более стальных свай, представляющих собой трубчатое тело каждая, предназначенное для погружения в грунт с размещением части ее ствола над грунтом, и к которым прикреплен ростверк, который включает в себя основание в виде пластины, в которой по периферии выполнены отверстия для ее одевания сверху на сваи с выводом оконечностей свай над снованием. На стенках сваи выполнены опорные косынки, на которые свободно опирается основание. На основании установлена приваренная к ней труба фундамента с фланцем, который подкреплен приваренными к ней и к основанию косынками. Фундамент снабжен кольцевыми накладками, которые одеваются на оконечности свай до упора в основание и соединяются со сваями и основанием с помощью сварки, и косынками над кольцевыми накладками, которые приварены к сваям и основанию.
Фланец трубы фундамента может быть усилен дополнительными косынками, которые приварены к стенке трубы фундамента и к фланцу
Ниже рассматривается конкретный пример исполнения этого варианта (фиг.1-5).
Предлагаемый по этому варианту фундамент состоит их двух винтовых или гладких стальных свай 1, опорных косынок 2, основания 3 в виде плиты или пластины, кольцевых накладок 4, косынок 5, трубы фундамента 6, фланца 7 и косынок 8 и 9, соединяющих трубу фундамента 6 с фланцем 7 и трубу фундамента 6 с основанием 3, соответственно. В этом варианте кольцевые накладки 4 представляют собой пластины в виде дисков с центральным отверстием по диаметру сваи.
Сооружение фундамента начинается с разбивки на местности мест установки (заглубления) двух винтовых или гладких стальных свай (фиг.3). При этом расстояние между точками погружения свай определяется размером НК, для закрепления которой в грунте служит фундамент. Затем выполняется погружение свай 1 в грунт на необходимую глубину (фиг.4). Над поверхностью грунта оставляется свободный конец свай длиной не менее 300 мм. С помощью геодезического инструмента на сваях делаются отметки в одной горизонтальной плоскости на высоте не менее 100 мм от поверхности грунта. По отметкам согласно фиг.4 к сваям 1 привариваются опорные косынки 2. Опорные косынки предназначены только для обеспечения горизонтальности установки плиты-основания, и после окончательной сборки фундамента никакой механической нагрузки не несут.
На опорные косынки 2 укладывается снование 3 в виде плиты или пластины. Конфигурация плиты-основания должна позволять производить установку свай с отклонениями от проектной разметки до 50 мм, для чего отверстия под сваи в основании выполняется большими диаметра свай на этот размер. После укладки основания 3 на опорные косынки 2 вплотную к сваям устанавливаются кольцевые накладки 4, которые одеваются на оконечности свай (оголовки) до упора в основание и соединяются со сваями и основанием 3 с помощью сварки. Далее устанавливаются и привариваются к сваям 1 и основанию 3 косынки 5 (фиг.5).
Затем на основание 3 устанавливается труба 6 фундамента с заранее приваренным к ней фланцем 7 и косынками 8. Предварительная приварка фланца 7 к трубе фундамента и позволяет избежать при сборке фундамента выполнения потолочных швов. Труба 6 приваривается к основанию 3 и подкрепляется приваренными к ним косынками 9.
Размеры всех деталей фундамента выбираются исходя из диаметра свай 1, расстояния между ними, и размеров и конфигурации фланца 7. На фиг.1-5 фланец 7 показан условно, его конфигурация может быть любой, и определяется конфигурацией крепежного фланца НК.
Таким образом, в рассмотренном фундаменте две сваи объединяются единой плитой-основанием, при этом фланец НК заранее приварен к трубе фундамента, через которую он соединяется с плитой-основанием.
Часто для закрепления в грунте большинства типов НК не хватает несущей способности одной-двух сваи, что требует применения большего количества свай. При этом ставится задача соединения этих свай в единую несущую конструкцию при помощи стального ростверка, и выполнение переходного узла для закрепления на нем собственно НК.
Согласно следующего варианта исполнения предлагается фундамент из трех стальных свай для закрепления в грунте НК, отличающийся сниженным количеством сварных швов и отсутствием потолочных сварных швов, что позволяет ускорить сборку фундаментов и повысить качество выполнения сварных швов (фиг.6-12).
По этому варианту фундамент из стальных свай, включающий в себя три сваи, которые погружаются в грунт по схеме равностороннего треугольника, которые представляют собой трубчатое тело каждая, предназначенное для погружения в грунт с размещением части ее ствола над грунтом. К оголовкам свай прикреплен ростверк, который включает в себя основание в виде пластины, в которой по периферии выполнены отверстия для ее одевания сверху на сваи с выводом оконечностей свай над снованием, при этом на стенках сваи выполнены опорные косынки, на которые свободно опирается основание, на котором установлена приваренная к ней труба фундамента с фланцем, который подкреплен приваренными к ней и к основанию косынками. Фундамент снабжен накладками, которые выполнены в виде пластин с дугообразным вырезом с одной стороны и которые поджаты вырезами к стенкам свай и соединены со сваями и основанием с помощью сварки. А дополнительными косынками, расположенными над накладками, усилена конструкция за счет приварки косынок к сваям и основанию непосредственно или через накладки.
Ниже рассматривается пример исполнения этого варианта.
Предлагаемый фундамент состоит их трех винтовых или гладких стальных свай 1, опорных косынок 2, основания 3 в виде плиты, накладок 10, косынок 5, трубы фундамента 6, фланца 7 и косынок 8 и 9, соединяющих трубу фундамента 6 с фланцем 7 и трубу фундамента 6 с основанием 3, соответственно. В этом варианте исполнения накладки 10 выполнены в виде пластин с одной стороны которых выполнен дугообразный вырез диаметром, соответствующим размеру сваи для того, что этим вырезом можно было охватить снаружи часть стенки сваи.
Сооружение фундамента начинается с разбивки на местности мест установки (заглубления) трех винтовых или гладких стальных свай 1 (фиг.9). При этом точки погружения свай находятся в вершинах правильного треугольника, а размер этого треугольника определяется размером НК, для закрепления которой в грунте служит фундамент. Затем выполняется погружение свай 1 в грунт на необходимую глубину. Над поверхностью грунта оставляется свободный конец свай длиной не менее 300 мм. С помощью геодезического инструмента на сваях делаются отметки в одной горизонтальной плоскости на высоте не менее 100 мм от поверхности грунта. По отметкам согласно фиг.10 к сваям 1 привариваются опорные косынки 2. Опорные косынки предназначены только для обеспечения горизонтальности установки основания в виде плиты или пластины, и после окончательной сборки фундамента никакой механической нагрузки не несут.
На опорные косынки 2 укладывается плита-основание 3. Конфигурация плиты-основания позволяет производить установку свай с отклонениями от проектной разметки до 50 мм, для чего отверстия под сваи в основании выполняется большими диаметра свай на этот размер. После укладки плиты-основания 3 на опорные косынки 2 устанавливаются вплотную к сваям накладки 4, которые соединяются со сваями и плитой-основанием 3 с помощью сварки. Далее устанавливаются и привариваются к сваям 1 и плите-основанию 3 косынки 5 (фиг.11 и 12).
На плиту-основание 3 устанавливается труба фундамента 6 с заранее приваренным к ней фланцем 7 и косынками 8. Предварительная приварка фланца 7 к трубе фундамента и позволяет избежать при сборке фундамента выполнения потолочных швов. Труба фундамента 6 приваривается к плите-основанию 3 и подкрепляется приваренными к ним косынками 9.
Размеры всех деталей фундамента выбираются исходя из диаметра свай 1, расстояния между ними, и размеров и конфигурации фланца 7. Таким образом, три сваи объединяются единой плитой основания, при этом фланец заранее приварен к трубе фундамента через которую он соединяется с основанием. На фиг.6-12 фланец 7 показан условно, его конфигурация может быть любой, и определяется конфигурацией крепежного фланца НК.