RU2594499C1

RU2594499C1 - Pile

Info

Publication number: RU2594499C1
Application number: RU2015111914/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Грузин; Анастасия Дмитриевна Русанова; Любовь Борисовна Антропова; Александр Юрьевич Ваганов; Евгений Олегович Фомин
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-08-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to designs of hanging piles, including concrete and reinforced concrete piles. Disclosed is a pile of increased carrying capacity of solid cross-section, whole or composite, with transverse reinforcement of the barrel. Cross-section of the pile is made in the form of an equilateral triangle, area of which is equal to cross-section area of the corresponding pile of square section. Length of the equilateral triangle side is defined by relationship:

where b is length of the equilateral triangle side; a is side length of the corresponding pile of square section.

EFFECT: increased bearing capacity of a pile with simultaneous preservation of concrete consumption for its manufacturing and simultaneous provision of simplicity of its production.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям висячих свай, в том числе из бетона и железобетона, предназначенных для использования при возведении свайных фундаментов в связных и сыпучих грунтах, в том числе пониженной прочности, сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтах. The invention relates to the construction, namely, the construction of suspended piles, including concrete and reinforced concrete, intended for use in the construction of pile foundations in cohesive and loose soils, including reduced strength, seasonally frozen and permafrost soils.

Из существующего уровня техники известна свая повышенной несущей способности, содержащая армирующий каркас из продольных стержней арматуры. На боковой поверхности сваи выполнены каналы для выхода нагнетаемого раствора через стальную трубу, причем верхний конец трубы выведен наружу над уровнем грунта. На месте одного или нескольких продольных стержней арматуры расположены соответственно одна или несколько стальных труб. Каждая труба имеет несколько расположенных в разных уровнях трубы отверстий для выхода через каналы нагнетаемого раствора. Нижние концы труб закрыты наглухо внутри сваи. Диаметры труб преимущественно равны диаметрам стержней арматуры (RU 2389850, МПК E02D 5/62, С1, опубл. 20.05.2010). A pile of increased bearing capacity is known from the prior art, comprising a reinforcing cage of longitudinal reinforcement rods. On the side surface of the pile, channels are made for the outlet of the injected solution through the steel pipe, and the upper end of the pipe is brought out above the ground. In place of one or more longitudinal reinforcement rods, one or more steel pipes are respectively located. Each pipe has several openings located at different levels of the pipe for exit through the channels of the injected solution. The lower ends of the pipes are closed tightly inside the pile. The diameters of the pipes are mainly equal to the diameters of the reinforcing rods (RU 2389850, IPC E02D 5/62, C1, publ. 05.20.2010).

Недостатком такого технического решения является более сложная конструкция, предусматривающая использование вместо одного или нескольких продольных стержней арматуры одну или несколько стальных труб, имеющих несколько расположенных в разных уровнях трубы отверстий. Причем, поскольку каждая труба имеет несколько расположенных в разных уровнях трубы отверстий, то требуются дополнительные мероприятия, направленные на предохранение полостей используемых стальных труб от заполнения раствором в процессе изготовления сваи.The disadvantage of this technical solution is a more complex design, which involves the use of one or more steel pipes having several openings located at different levels of the pipe instead of one or more longitudinal reinforcement bars. Moreover, since each pipe has several holes located at different levels of the pipe, additional measures are required to protect the cavities of the used steel pipes from filling with mortar during the manufacture of piles.

Так же известна свая, включающая ствол, состоящий из продольных расходящихся от центра элементов, причем продольные элементы в плане выполнены изогнутыми в одну и ту же сторону с образованием каждой парой смежных элементов в плане открытого наружу контура. При этом каждый продольный элемент может иметь в плане ломаную или криволинейную конфигурацию (RU 2109879, МПК E02D 5/30, E02D 27/35, С1, опубл. 24.04.1998). A pile is also known, including a trunk, consisting of longitudinal elements diverging from the center, and the longitudinal elements in the plan are made curved in the same direction with each pair forming adjacent elements in terms of an open outward contour. Moreover, each longitudinal element can have a broken or curved configuration in plan (RU 2109879, IPC E02D 5/30, E02D 27/35, C1, publ. 04.24.1998).

Недостатком такого технического решения является сложность при изготовлении конструкции, которая заключается в том, что необходимо использовать сложные в изготовлении продольные элементы, которые в плане выполнены изогнутыми в одну и ту же сторону с образованием каждой парой смежных элементов в плане открытого наружу контура.The disadvantage of this technical solution is the complexity in the manufacture of the structure, which consists in the fact that it is necessary to use longitudinal elements that are difficult to manufacture, which are planed to be curved in the same direction with each pair forming adjacent elements in terms of an open outward contour.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению являются сваи призматической формы сплошного поперечного сечения в виде квадрата, цельные и составные, с поперечным армированием ствола сваи (ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия»). Сваи по ГОСТ 19804-2012 имеют призматическую форму со сплошным поперечным сечением в виде квадрата. Closest to the claimed technical solution are piles of a prismatic shape of a solid cross-section in the form of a square, integral and composite, with transverse reinforcement of the pile shaft (GOST 19804-2012 "Factory-made reinforced concrete piles. General technical conditions"). Piles according to GOST 19804-2012 have a prismatic shape with a continuous cross-section in the form of a square.

Недостатком такого технического решения является нерациональный расход материалов на единицу ее несущей способности.The disadvantage of this technical solution is the irrational consumption of materials per unit of its bearing capacity.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются: усовершенствование конструкции сваи, позволяющей рационально использовать материалы при изготовлении сваи, приводящее к повышению ее несущей способности при одновременном сохранении расхода бетона на ее изготовление, и обеспечении простоты ее изготовления.The tasks to which the invention is directed are: improving the design of piles, which allows rational use of materials in the manufacture of piles, leading to an increase in its bearing capacity while maintaining the consumption of concrete for its manufacture, and ensuring the simplicity of its manufacture.

Данный технический результат достигается тем, что предложена свая призматической формы сплошного поперечного сечения, цельная или составная с поперечным армированием ствола, в качестве формы поперечного сечения используется равносторонний треугольник, площадь S_тр которого равна площади S_кв квадратного поперечного сечения соответствующей сваи по ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия»:This technical result is achieved by the fact that a pile of a prismatic shape of a continuous cross section, whole or composite with a transverse reinforcement of the trunk, is proposed as an equilateral triangle shape, the area S _{tr of} which is equal to the area S _{square of the} square cross section of the corresponding pile according to GOST 19804-2012 “Prefabricated reinforced concrete piles. General specifications ":

S_тр=S_кв S _mp = S _q

Известно, что площадь S_тp равностороннего треугольника равна:It is known that the area S _{tp of} an equilateral triangle is:

,

где b - длина стороны равностороннего треугольника.where b is the length of the side of an equilateral triangle.

Площадь S_кв квадрата равна:Area S _sq square is equal to:

S_кв=a ², S _q = a ² ,

где а - длина стороны квадрата.where a is the length of the side of the square.

При условии равенства площадей равностороннего треугольника и квадрата длина стороны равностороннего треугольника определяется зависимостью:Provided that the areas of the equilateral triangle and the square are equal, the length of the side of the equilateral triangle is determined by the dependence:

Периметр Р_кв квадрата равен:The perimeter of P _sq square is:

Р_кв=4·а. P _sq = 4 · a.

Периметр Р_тр равностороннего треугольника будет равен:The perimeter P _tr equilateral triangle will be equal to:

Таким образом, при равенстве площадей квадрата и равностороннего треугольника:Thus, with the equality of the area of the square and an equilateral triangle:

Р_тр>Р_кв.P _tr > R _square .

Поскольку длина периметра равностороннего треугольника больше длины периметра квадрата равной равностороннему треугольнику площади и несущая способность сваи зависит от длины периметра ее поперечного сечения, то несущая способность сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85» при прочих равных условиях будет больше несущей способности сваи с поперечным сечением в форме квадрата.Since the length of the perimeter of an equilateral triangle is greater than the length of the square perimeter equal to the equilateral triangle of the area and the bearing capacity of the pile depends on the length of the perimeter of its cross section, the bearing capacity of piles with a cross section in the shape of an equilateral triangle according to SP 24.13330.2011 “Pile foundations. The updated version of SNiP 2.02.03-85 ”, ceteris paribus, will be greater than the bearing capacity of piles with a square cross-section.

Так, например, если использовать рассматриваемые сваи в качестве висячих забивных, то несущая способность F_d сваи длиной 7 метров с поперечным сечением в форме квадрата, длина стороны которого равна 0,3 метра, пылевато-глинистый грунт с показателем текучести I_L=0,2 согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85» определяется по формуле:So, for example, if we use the piles in question as hanging hammers, then the bearing capacity F _{d of the} pile is 7 meters long with a square cross-section, the side length of which is 0.3 meters, dusty clay soil with a yield index I _L = 0, 2 according to SP 24.13330.2011 “Pile foundations. The updated version of SNiP 2.02.03-85 ”is determined by the formula:

F_d=γ_c[γ_cRRA+uΣγ_cff_ih_i], F _d = γ _c [γ _cR RA + uΣγ _cf f _i h _i ],

где γ_с - коэффициент условий работы сваи в грунте; γ_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; γ_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; А - площадь опирания на грунт сваи, м²; h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; u_i - наружный периметр i-го сечения сваи, м; f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.where γ _s is the coefficient of the working conditions of piles in the soil; γ _cR - coefficient of soil working conditions under the lower end of the pile; γ _cf — coefficient of soil working conditions on the side surface of the pile, depending on the method of well formation and concrete conditions; R is the calculated soil resistance under the lower end of the pile, kPa; And - the area of support on the pile piles, m ² ; h _i - the thickness of the i-th soil layer in contact with the side surface of the pile, m; u _i - the outer perimeter of the i-th section of the pile, m; f _i - the calculated resistance of the i-th layer of soil of the base on the side surface of the pile, kPa.

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85» коэффициент γ_с условий работы сваи в грунте принимается равным γ_с=1; коэффициент γ_cR условий работы грунта под нижним концом сваи принимается равным γ_cR=1; коэффициент γ_cf условий работы грунта на боковой поверхности сваи принимается равным γ_cf=1; расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи для заданного вида грунта равно R=4300 кПа; площадь А опирания сваи на грунт равна А=0,3·0,3=0,09 м²; толщины слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи, равны h₁=h₂=h₃=2 м, h₄=1 м; наружный периметр u сечения сваи равен u=4·0,3=1,2 м; расчетные сопротивления слоев грунта основания на боковой поверхности сваи равны f₁=35 кПа, f₂=48 кПа, f₃=56 кПа, f₄=59 кПа.According to SP 24.13330.2011 “Pile foundations. The updated edition of SNiP 2.02.03-85 "the coefficient γ _{from the} working conditions of the pile in the soil is taken equal to γ _s = 1; coefficient γ _cR of soil working conditions under the lower end of the pile is taken equal to γ _cR = 1; the coefficient γ _cf of the soil working conditions on the side surface of the pile is taken equal to γ _cf = 1; the design resistance R of the soil under the lower end of the pile for a given type of soil is R = 4300 kPa; the area A of supporting the piles on the ground is A = 0.3 · 0.3 = 0.09 m ² ; the thickness of the soil layers in contact with the side surface of the pile are equal to h ₁ = h ₂ = h ₃ = 2 m, h ₄ = 1 m; the outer perimeter u of the pile section is u = 4 · 0.3 = 1.2 m; the calculated resistances of the base soil layers on the side surface of the pile are f ₁ = 35 kPa, f ₂ = 48 kPa, f ₃ = 56 kPa, f ₄ = 59 kPa.

Таким образом, несущая способность F_d,кв висячей забивной сваи с поперечным сечением в форме квадрата будет равна:Thus, the bearing capacity F _{d, sq of a} suspended driven pile with a square cross-section will be equal to:

F_d,кв=γ_с[γ_cRRA+uΣγ_cff_ih_i]=1·[1·4300·0,09+1,2·(1·35·2+1·48·2+1·56·2+1·59·1)]=791,4 кН.F _{d, q} = γ _s [γ _cR RA + uΣγ _cf f _i h _i ] = 1 · [1 · 4300 · 0.09 + 1.2 · (1 · 35 · 2 + 1 · 48 · 2 + 1 · 56 · 2 + 1 · 59 · 1)] = 791.4 kN.

Рассмотрим преимущества сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника (см. фиг.1).Consider the advantages of piles with a cross section in the form of an equilateral triangle (see figure 1).

Несущая способность F_d,тр висячей забивной сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника, имеющего периметр, равный u=4,56·0,3=1,368 м, будет равна:The bearing capacity F _{d, three} hundred hanging piles with a cross section in the form of an equilateral triangle having a perimeter equal to u = 4,56 · 0,3 = 1,368 m, will be equal to:

F_d,mp=γ_с[γ_cRRA+uΣγ_cff_ih_i]=1·[1·4300·0,09+1,368·(1·35·2+1·48·2+1·56·2+1·59·1)]≅848 кН.F _{d, mp} = γ _s [γ _cR RA + uΣγ _cf f _i h _i ] = 1 · [1 · 4300 · 0.09 + 1.388 · (1 · 35 · 2 + 1 · 48 · 2 + 1 · 56 · 2 + 1 · 59 · 1)] ≅848 kN.

Очевидно, что несущая способность F_d,тр сваи с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника больше несущей способности F_d,кв сваи с поперечным сечением в форме квадрата. Поскольку длины рассчитанных свай одинаковы, а так же равны между собой площади их поперечного сечения, то расход материалов на изготовление свай будет одинаковым. Кроме того, треугольная форма поперечного сечения и отсутствие в ее составе сложных, в том числе изогнутых, элементов обеспечит простоту изготовления сваи.It is obvious that the bearing capacity F _d, piles with a cross-section in the shape of an equilateral triangle are greater than the bearing capacity F _{d, square} piles with a cross-section in the form of a square. Since the lengths of the calculated piles are the same, as well as the cross-sectional areas are equal, the consumption of materials for the manufacture of piles will be the same. In addition, the triangular shape of the cross section and the absence in its composition of complex, including curved, elements will provide ease of manufacture of piles.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить несущую способность сваи при одновременном сохранении расхода бетона на ее изготовление и одновременно обеспечить простоту ее изготовления.Thus, the use of the invention allows to increase the bearing capacity of piles while maintaining the consumption of concrete for its manufacture and at the same time ensure the simplicity of its manufacture.

Claims

Свая призматической формы сплошного поперечного сечения, цельная или составная, с поперечным армированием ствола, отличающаяся тем, что поперечное сечение сваи имеет форму равностороннего треугольника, площадь которого равна площади поперечного сечения соответствующей сваи квадратного сечения, а длина стороны определена зависимостью:

где b - длина стороны равностороннего треугольника;
а - длина стороны соответствующей сваи квадратного сечения. A pile of a prismatic shape of a solid cross section, whole or composite, with a transverse reinforcement of the trunk, characterized in that the cross section of the pile has the shape of an equilateral triangle, the area of which is equal to the cross-sectional area of the corresponding square pile, and the side length is determined by the dependence:

where b is the length of the side of an equilateral triangle;
and - the side length of the corresponding piles of square section.