Винтовая свая

Полезная модель относится к строительству, а именно к фундаменто-строению, и может быть использовано при строительстве на лессовых просадочных грунтах. Задача полученной модели - повышение несущей способности сваи при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок при одновременном повышении надежности и производительности процесса погружения. Сущность полезной модели заключается в том, что винтовая свая содержит трубчатый ствол и наконечник. 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 со скругленными или острыми вершинами, большее основание которой расположено на цилиндрической поверхности наконечника, а боковые наклонные линии трапеции выступа являются образующими линиями конусообразных поверхностей и сопряжены 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. 3 ил.

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.

1. Винтовая свая, содержащая 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, отличающаяся тем, что 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.

2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что линии трапеции, образующие конусообразные поверхности винтового выступа, плавно по радиусу сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью выступа и с цилиндрической поверхностью наконечника.

3. Свая по п.1, отличающаяся тем, что линии трапеции, образующие конусообразные поверхности винтового выступа, сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью выступа с образованием острых кромок.