RU2685519C1 - Screw pile - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to the construction, in particular to structures of screw piles used in the construction of foundations for the construction of bridges, buildings, power lines and other objects. Helical pile includes a cylindrical shaft and a helical blade connected to the lower end of the barrel. Pile contains a hollow cylindrical element, open at the ends and having inner and outer side surfaces, located coaxially with the barrel, and connected to it through stiffening ribs connecting the inner surface of the cylindrical element and the outer surface of the barrel. Lower end of the cylindrical element located between the screw blade and the estimated level of immersion of the pile into the ground. Upper end of the cylindrical element is located in the interval from the estimated level of immersion of the pile in the ground to the upper end of the barrel. Lower ends of the ribs are provided with pads located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the trunk, and are not below the expected level of pile immersion in the ground.EFFECT: technical result of the invention is to increase the ability of the pile to resist vertical (both indentation and pulling) and horizontal loads, especially in loose compressible soils, increasing the adhesion strength of the screw pile with the ground to create a stronger anchor effect, as well as increasing the strength of the pile shaft for bending.1 cl

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям винтовых свай, применяемых при возведении фундаментов при строительстве мостов, зданий, линий электропередач и других объектов.The invention relates to the construction, namely the structures of screw piles used in the construction of foundations for the construction of bridges, buildings, power lines and other objects.

Известны винтовые сваи (патенты РФ №117933, №163361, №166517), включающие цилиндрический ствол и наконечник со спиралью, в которых цилиндрический ствол сваи выполнен ступенчатым, состоящим из, по меньшей мере, двух участков, выполненных с уменьшающимися к наконечнику диаметрами.Known screw piles (RF patents No. 117933, No. 163361, No. 166517), including a cylindrical shaft and a tip with a spiral, in which the cylindrical pile shaft is made stepped, consisting of at least two sections, with diameters decreasing to the tip.

Наличие участков ствола, обладающих большим диаметром повышает способность сваи воспринимать горизонтальные и вертикальные нагрузки, однако наличие ступенчатого перехода требует дополнительных вдавливающих нагрузок при ввинчивании сваи в грунт.The presence of sections of the trunk with a large diameter increases the ability of the pile to perceive horizontal and vertical loads, but the presence of a stepped transition requires additional pressing loads when screwing the pile into the ground.

Известен анкерный фундамент [авторское свидетельство СССР на изобретение №1289963], включающий полый ствол, состоящий из верхнего участка, переходного участка в виде призматоида и нижнего участка. Нижний участок ствола снабжен винтовой лопастью. Диаметр нижнего участка меньше диаметра верхнего участка. В стенках переходного участка ствола выполнены окна, через которые грунт, прорезанный винтовой лопастью, подается внутрь призматоида, что способствует снижению вдавливающих нагрузок при завинчивании. Однако завинчивание анкера содержащего ствол с призматоидом также требует повышенных вдавливающих нагрузок, а попытка увеличить способность сваи противостоять вертикальным и горизонтальным нагрузкам за счет увеличения диаметров как нижнего, так и верхнего участков ствола, ведет к необходимости несоразмерного увеличения требуемого крутящего момента и вдавливающих нагрузок, обусловленного формой переходного участка.Known anchor foundation [USSR author's certificate in invention No. 1289963], including a hollow shaft consisting of the upper section, the transition section in the form of a prismatoid and the lower section. The lower part of the trunk is equipped with a screw blade. The diameter of the lower portion is smaller than the diameter of the upper portion. Windows are made in the walls of the transitional section of the trunk, through which the ground, cut through by the screw blade, is fed into the prismatoid, which helps to reduce the pressing loads when screwing. However, screwing in an anchor containing a prismatoid also requires increased pressing loads, and an attempt to increase the pile's ability to withstand vertical and horizontal loads by increasing the diameters of both the lower and upper sections of the trunk leads to the need for a disproportionate increase in the required torque and pressing loads due to the shape transition area.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является винтовая свая (патент РФ №114693), выбранная в качестве прототипа, включающая полый цилиндрический ствол с коническим наконечником, винтовой лопастью, заходящей на конический наконечник, и отверстием для завинчивания сваи в грунт, отличающаяся тем, что лопасть выполнена с уменьшением диаметра по направлению к вершине конического наконечника, максимальный диаметр винтовой лопасти D_лоп составляет (2,5-4) диаметра ствола D_ст, число витков винтовой лопасти n=(1-1,4) оборота, шаг винтовой лопасти Н_лоп составляет (1-1,3) диаметра ствола D_cт, длина конического наконечника L_к=(1,2-1,6)D_ст, расстояние от вершины конического наконечника до винтовой лопасти L_в=(0,3-0,7) диаметра ствола D_ст.Closest to the claimed invention is a screw pile (RF patent No. 114693), selected as a prototype, including a hollow cylindrical barrel with a conical tip, a helical blade overlying the conical tip, and a hole for screwing the pile into the ground, characterized in that the blade is made with decreasing diameter toward the apex of the conical tip, the maximum diameter D of the screw blade _Lop is (2.5-4) barrel diameter D _v, the number of turns of the helical blade n = (1-1,4) turnover step helical blades H _lop is (1-1.3) diameter of the barrel D _ct , the length of the conical tip L _к = (1.2-1.6) D _ст , the distance from the top of the conical tip to the helical blade L _в = (0.3-0, 7) the diameter of the stem D _Art .

Недостатком прототипа является не высокая способность противостоять горизонтальным нагрузкам.The disadvantage of the prototype is not a high ability to withstand horizontal loads.

Технической задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении способности сваи противостоять вертикальным (как на вдавливание, так и на выдергивание) и горизонтальным нагрузкам особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, повышение прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта, а также повышение прочности ствола сваи на изгиб.The technical problem to which the invention is directed, is to increase the ability of the pile to resist vertical (both indentation and pulling) and horizontal loads, especially in loose compressible soils, increasing the strength of adhesion of the screw pile to the soil to create a stronger anchor effect, and also increase of durability of a trunk of a pile on a bend.

Поставленная задача решается созданием конструкции винтовой сваи, включающей цилиндрический ствол и винтовую лопасть, соединенную с нижним концом ствола. Указанная свая содержит полый цилиндрический элемент, открытый по торцам и обладающий внутренней и внешней боковой поверхностью, расположенный коаксиально стволу, и соединенный с ним через ребра жесткости, соединяющие внутреннюю поверхность цилиндрического элемента и внешнюю поверхность ствола. Нижний торец цилиндрического элемента, расположен в промежутке между винтовой лопастью и предполагаемым уровнем погружения сваи в грунт. Верхний торец цилиндрического элемента расположен в промежутке от предполагаемого уровня погружения сваи в грунт до верхнего конца ствола, при этом нижние концы ребер жесткости снабжены площадками, расположенными в плоскости перпендикулярной продольной оси ствола и находятся не ниже предполагаемого уровня погружения сваи в грунт.The problem is solved by creating a design of a screw pile, including a cylindrical shaft and a screw blade connected to the lower end of the shaft. The specified pile contains a hollow cylindrical element, open at the ends and having an inner and outer lateral surface located coaxially with the trunk, and connected to it through stiffening ribs connecting the inner surface of the cylindrical element and the outer surface of the trunk. The lower end of the cylindrical element is located between the screw blade and the estimated level of immersion of the pile into the ground. The upper end of the cylindrical element is located in the interval from the estimated level of immersion of the pile into the ground to the upper end of the barrel, while the lower ends of the stiffeners are provided with areas located in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the trunk and are not lower than the estimated level of immersion of the pile into the soil.

Технический результат изобретения заключается в повышении способности сваи противостоять вертикальным (как на вдавливание, так и на выдергивание) и горизонтальным нагрузкам, особенно в рыхлых сжимаемых грунтах, в повышении прочности сцепления винтовой сваи с грунтом для создания более сильного анкерного эффекта, а также в повышении прочности ствола сваи на изгиб.The technical result of the invention is to increase the ability of the pile to resist vertical (both indentation and pulling) and horizontal loads, especially in loose compressible soils, to increase the strength of adhesion of the screw pile to the ground to create a stronger anchor effect, as well as to increase the strength pile shaft bending.

Изобретение работает следующим образом. Винтовая свая заглубляется в грунт ввинчиванием механическим способом, либо вручную с помощью рычага установленного прикрепляемого к верхней части ствола. По мере заглубления сваи в грунт цилиндрический элемент так же заглубляется в грунт своей частью, расположенной ниже ребер жесткости. Ввинчивание продолжается до тех пор, пока площадки на нижних концах ребер жесткости, в плоскости перпендикулярной продольной оси ствола, не упрутся в поверхность грунта. При этом свая приобретает дополнительную способность противостоять воздействию горизонтальных нагрузок, так как цилиндрический элемент, обладая большей, чем ствол сваи площадью боковой поверхности, передает боковые, наклоняющие сваю, нагрузки на большую площадь поверхности грунта, соприкасающегося со сваей, создавая меньшие значения давления на грунт, не способные вызвать в нем боковое смещение. Наличие цилиндрического элемента увеличивает силу трения между гладкими стенками сваи и грунтом, увеличивая сцепление сваи с грунтом и ее способность противостоять вертикальным нагрузкам, как на вдавливание, так и на выдергивание. Способность сваи противостоять вертикальным вдавливающим нагрузкам увеличена также за счет опирания площадок на нижних концах ребер жесткости на грунт.The invention works as follows. The screw pile is sunk into the ground by screwing mechanically or manually using a lever mounted attached to the upper part of the trunk. As the pile penetrates into the ground, the cylindrical element also penetrates into the ground with its part located below the stiffeners. Screwing continues until the pads at the lower ends of the stiffeners, in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the trunk, abut the ground surface. At the same time, the pile acquires an additional ability to withstand the effects of horizontal loads, since the cylindrical element, having a larger side surface area than the pile shaft, transfers lateral, inclining pile, loads on a large surface area of the soil in contact with the pile, creating lower pressure values on the soil, not capable of causing lateral displacement in it. The presence of a cylindrical element increases the friction force between the smooth walls of the pile and the ground, increasing the coupling of the pile to the ground and its ability to withstand vertical loads, both for indentation and pulling. The ability of the pile to resist vertical pressing loads is also increased by supporting the pads at the lower ends of the stiffeners on the ground.

Claims (1)

Винтовая свая, включающая цилиндрический ствол и винтовую лопасть, соединенную с нижним концом ствола, отличающаяся тем, что содержит полый цилиндрический элемент, открытый по торцам, обладающий внутренней и внешней боковыми поверхностями, расположенный коаксиально стволу и соединенный с ним через ребра жесткости, соединяющие внутреннюю поверхность цилиндрического элемента и внешнюю поверхность ствола, при этом нижний торец цилиндрического элемента расположен в промежутке между винтовой лопастью и предполагаемым уровнем погружения сваи в грунт, а верхний торец цилиндрического элемента расположен в промежутке от предполагаемого уровня погружения сваи в грунт до верхнего конца ствола, при этом нижние концы ребер жесткости снабжены площадками, расположенными в плоскости, перпендикулярной продольной оси ствола, и находятся не ниже предполагаемого уровня погружения сваи в грунт.Screw pile, including a cylindrical shaft and a helical blade connected to the lower end of the barrel, characterized in that it contains a hollow cylindrical element open at the ends, having inner and outer side surfaces, located coaxially with the barrel and connected to it through stiffening ribs connecting the inner surface the cylindrical element and the outer surface of the barrel, while the lower end of the cylindrical element is located between the helical blade and the expected level of immersion piles into the ground, and the upper end of the cylindrical element is located in the interval from the estimated level of immersion of the pile in the ground to the upper end of the barrel, while the lower ends of the stiffeners are provided with platforms located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the trunk, and are not lower than the estimated level of immersion pile in the ground.