Винтовая свая

699 (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5134 А 0 ЭОБРЕТЕНИЯ " ЕЛЬСТВУ г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИОПИСАНИЕ ИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) 1, Иродов М.Д. Применение винтовых свай в строительстве. М.,1 Стройиздатб, 1968, с. 12, рис.5.2. Авторское свидетельство СССР9 727750, кл. Е 02 О 5/56, 1978(54)(57) ВИНТОВАЯ СВАЯ, включающаяствол с винтовой лопастью и гайку свинтовой нарезкой, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повышения несущей способности и сниженияэнергоемкости погружения в грунт,ствол выполнен полым и снабжен верх-ней торцовой крышкой и расположенной в полости ствола диафрагмой,имеющими соосные сквозные отверстия,и размещенным в полости ствола, пропущенным через сквозные отверстия крышки и диафрагмы и выступающим за пределы крышки винтовым стержнем с углом подъема витков равным углу подъема витков гайки и направляющим упором на нижнем конце, зыполненным в виде цилиндра с ножевыми ребрами, установленными под углом к образующей цилиндра и скользящими по внутренней поверхности ствола, гайка снабжена вертикальными радиально расположенными на боковой се поверхности выступами и закрепленными на .,ее верхней грани роликами и установлена в полости ствола между диафраг-, мой и крышкой с возможностью осево- Е го перемещения и вращения в крайнем верхнем положении,.а ствол на внутренней певерхности над днфрагмой снабкен жестко прикреппенныкж к нему вертикальными шпонками, взаимодействующими с радиальными выступами гайки при ее крайнем нижнем положе;нии.Изобретение относится к строительству, в частности к фундаментостроению, и может быть использовано в качестве анкеров, погружаемых в грунтзабивкой, виброзабивкой или вдавливанием, для закрепления конструкций 5к грунту, например опор трубопроводов, мостов, линий электропередачи связи, пневмонадувных сооружений,работающих на энакопеременные нагрузки, промьыленном и гражданском строи-)Отельстве,известна винтовая свая, предназначенная для работы на знакопеременные нагрузки и,погружаемая в грунтзавинчиванием, содержащая полый 15ствол с винтовой лопастью (1.Недостатком известной винтовойсваи является необходимость применения для погружения в грунт специальных мощных завинчивающих установок, обладающих значительнымикрутящими моментами, которые тяжелы и громоздки, что приводит к снижению эффективности погружения вгрунт.Наиболее близкой кпредлагаемойявляется винтовая свая, включающаяствол с винтовой лопастью и гайку свинтовой нарезкой с углом подъемавитков о( Ъигс Г, где й - коэффициент трения материала сваи и гай- З 0ки 2,45 Недостатком известной винтовой сваи являются низкие несущая способность и надежность работы, обусловливаемые тем, что при приложении осевых усилий не исключена возможность проворачивания сваи, так как лопасть имеет большой угол подъема витков с(,а с 1 1, необходимый для , обеспечения возможности погружения 40 сваи забивкой. Изготовление винтовой лопасти многооборотной по всей длине сваи (только в этом случае возможно погружение сваи на проектную отметку) определяет повышение энергоемкости погружения сваи в грунт, так как увеличивается работа крутящего момента на преодоление касательных сил сцепления, трения и реактивного отпора гРунта по лопасти, усложняется конструкция сваи, так как изготовление многооборотной лопасти представляет значительную трудность, повьааается материалоемкость без существенного повышения,при этом несущей способности. Кроме , того, изготовление гайки с винтовойнарезкой с углом подъема витковсб)ас( Х не всегда обеспечиваетрациональный режим погружения сваив грунт (с трчки зрения энергозатрат)60а при р=агсУ возможно только погружение путем продавливания сваейгрунтового массива (без вращения),так как в этом случае устраняетсялишь трение грунта о винтовую лопасть, а для обеспечения вращения необходимо, помимо этого, преодолеть реактивный отпор грунта, касательные силы сцепления по поверхности лопасти, сопротивление сил резания грунта лопастью, касательные силы сцепления грунта по боковой поверхности ствола, что снижает эффективность погружения сваи в грунт.Целью изобретения является повышение несущей способности и снижение энергоемкости погружения в грунт.Поставленная цель достигается тем, что в винтовой свае, включающей ствол с винтовой лопастью и гайку с винтовой нарезкой, ствол выполнен полым и снабжен верхней торцовой крышкой и расположенной в полости ствола диафрагмой, имеющими соосные сквозные отверстия, и размещенным в полости ствола, пропущенным через сквозные отверстия крышки и диафрагмы и выступающим за пределы крышки винтовым стержнем с углом подъема витков гайки, и направляю,щим упором на нижнем конце, выполненным в виде цилиндра с ножевыми ребрами, установленными под углом к образующей цилиндра и скользящими по внутренней поверхности ствола, гайка снабжена вертикальными радиально расположенными на боковой ее поверхности выступами и закрепленными на ее верхней грани роликами и установлена в полости ствола между диафрагмой и крышкой с возможностью осевого перемещения и вращения в ,крайнем верхнем положении, а ствол :на внутренней поверхности над диафрагмой снабжен жестко прикрепленными к нему вертикальными шпонками, взаимодействующими с радиальными выступами гайки при ее крайнем нижнем положении.На фиг. 1 изображен общий вид описываемой конструкции в момент забивки сваи, разреэ; на Фиг. 2 - то же, в процессе возвращения винта в исходное положение, разрез; на фиг.З- разрез А-А на фиг. 1.Винтовая свая содержит полый ствол 1 с винтовой лопастью 2 и коническим наконечником 3. Ствол 1 снабжен закрепленными в верхней части полости 4 верхней торцовой крышкой 5 и диафрагмой б со сквозными сооснымн отверстиями 7 и шпонками 8, опертыми на диафрагму б и жестко соединенными со стволом 1. В полости 4 ствола 1 вмонтирована гайка 9 с возможностью осевого перемещения между верхней торцовой крышкой 5 и диафрагмой б вращения в крайнем верхнем положении (фиг, 2) относительно ствола 1,Гайка 9 выполнена цилиндрической с радиальными выступами 10 входящими в зацепление в крайнем нижнем поло 103513450 женин гайки 9 (фиг. 1, 3) со шпонками 8. Через гайку 9 и отверстия 7 вверхней торцовой крышке 5 и диафрагме б пропущен винтовой стержень 11,выполненный по всей длине с винтовойнарезкой, направление которой противоположно направлению спирали лопасти 2, и выходящий верхним концом запределы ствола 1 (Фиг. 1, 2) . Нижний конец винтового стержня 11 оборудован направляющим упором 12 в виде цилиндра с ножевйми ребрами 13,установленными под углом р к образующей цилиндра, а верхний - огловком 14, закрепленным с возможностьюперемещения вдоль осн связи к ыаправ ляющим копровой установки (на чертеже не показана) . На верхней гранигайки 9 смонтированы ролики 15./Погружение сваи в грунт 16 может осуществляться жабивкойвиброза- щ бивкой или вдавливанием. Перед на,чалом забивки винтовой стержень 11 находится в крайнем верхнем положении (фиг. 2), а гайка 9 под действием веса винтового стержня 11 и мо- р 5 лота (на чертеже не показан) опира-. ется на диафрагму б и входит в зацепление радиальными выступами 10 со шпонками 8 (Фиг. 1, 3), При нанесении удара по оголовку 14 происходит.перемещение винтового стержня 11 вниз. Проходя через гайку 9, винтовой стержень 11 осуществляет ее поворот в направлении, противоположном направлению винтовой нарезки гайки 9 и винтового стержня 11, при З 5 этом развиваемяй крутящий момент.передается через радиальные выступы 10 и шпонки 8 стволу 1, и происходит завинчивание сваи в грунт 16. Реактивный крутящий момент, возникающий 40при прохождении винтового стержня .11 через гайку 9 и стремящийся повернуть винтовой стержень 11, передается через оголовок 14 и направляющие копровой установки (на чертеже 45 не показано)Точность погружения сваи в грунт 16 обеспечивается перемещением оголовка 14 до направляющим копровой установки (на чертеже не показана) и фиксацией положения. ствола 1,относительно винтового стержня 11 посредством направляющего упора 12 и гайки.9, через которую пропущен винтовой стержень 11, Снабжение направляющего упора 12 ножевыми ребрами 13 позволяет в процессе 55 погружения сваи уменьшить силы трения между стволом 1 и упором 12, причем для предохранения ребер 13 от смятия угол р ас 1 Хй-где а - шаг винтовой нарезки винтового стержня Я) 112 К - внутренний радиус ствола 1. Для повьааення эффективности процесса погружения сваи в грунт 16 винтовую нарезку гайки 9 и стержня 11 необходимо выполнить,с углом подъема витков сЕ 3 ас 1(Е+ Мр)Ргср, где М - круКр тящий момент, необходимый для преодоления сопротивления касательных сил сцепления грунта 16 по боковой поверхности ствола 1 и лопасти 2, сил трения и реактивного отпора грунта 16 по лопасти 2, сил резания грунта 16 лопастью 2; Р - осевое усилие забивки, виброзабивки или вдавливания; г - средний радиус винтового стержня 11. Забивка сваи производится до момента касания направляющим упором 12 верхней грани наконечника 3, после чего стержень 11 поднимается вверх (Фиг. 2), при этом гайка 9 выходит из зацепления со шпонками 8, упирается роликами 15 в верхнюю торцевую крьпаку 5 и вращается, свободно пропуская через себя стержень 11. Подъем стержня 11 осуществляется до опирания направляющего упора 12 в диафрагму б, после чего процесс забивки сваи повторяется. Количество циклов забивки сваи обусловливается соотношением шага винтовой нарезки стержня 11 и шага лопасти 2, а также видом грунта 16. С целью.обеспечения возможности многократного использования стержня 11 гайки 9; ствол 1 ниже диафрагмы б раэрезается на две части и их соединение между собой выполня 6 тся разьемным (на чертежах не показано).Предлагаемая винтовая свая исключает применение мсщных завинчнвающих установок, требует приложения значительно меньших осевых уснлнй, что облегчает процесс погружения свай в грунт, а также позволяет повысить несущую способность и надежность работы путем уменьшения угла подъема спирали лопасти, что предотвращает проворачивание сваи при приложении к ней осевых вдавливающих или выдергивающих усилий. Обеспечение возможности изготовления винтовой лопасти однооборотной позволяет снизить энергоемкость погружения сваи эа счет уменыаения работы на преодоление касательных сил сцепления, трения, реактивного отпора грунта по лопасти упростить конструкцию, снизить ее материалоемкость, так как изготов" ленке миогооборотной лопасти представляет значительные трудности и требует значительных материальных затрат . Кроме того, изготовление винтовой нарезки стержня и гайки с углом подъема витков Ы Игс 1 (ЕФр ) Рср обеспечивает завйнчивание свай в грунтовый. массив, а не ее продавливание, тем самым снижая энергоэатраты на погружение, что позволяет повысить эффективность погружения винтовой сваи в грунт.Предлагаемая конструкция может быть использована в слабых, водонасыщенных и пластичномерэлых грунтах,1035134 г Составитель М,Пе Техред Т,Дубинча в Коррект Тяс Ждактор А.Маковская Тираж 673 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5 филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,