RU2725348C2 - Многолопастная винтовая свая (варианты) - Google Patents

Многолопастная винтовая свая (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2725348C2
RU2725348C2 RU2018130325A RU2018130325A RU2725348C2 RU 2725348 C2 RU2725348 C2 RU 2725348C2 RU 2018130325 A RU2018130325 A RU 2018130325A RU 2018130325 A RU2018130325 A RU 2018130325A RU 2725348 C2 RU2725348 C2 RU 2725348C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
blade
blades
screw
diameter
Prior art date
Application number
RU2018130325A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018130325A (ru
RU2018130325A3 (ru
Inventor
Роман Вячеславович Жуков
Кирилл Васильевич Перепелов
Роман Сергеевич Новиков
Original Assignee
Роман Вячеславович Жуков
Кирилл Васильевич Перепелов
Роман Сергеевич Новиков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роман Вячеславович Жуков, Кирилл Васильевич Перепелов, Роман Сергеевич Новиков filed Critical Роман Вячеславович Жуков
Priority to RU2018130325A priority Critical patent/RU2725348C2/ru
Publication of RU2018130325A publication Critical patent/RU2018130325A/ru
Publication of RU2018130325A3 publication Critical patent/RU2018130325A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725348C2 publication Critical patent/RU2725348C2/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/56—Screw piles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к многолопастным винтовым сваям, предназначенным для устройства фундаментов различных зданий и сооружений. Заявляемая многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в талых грунтах и вечномерзлых грунтах, состоит из ствола 1 с оголовком 2, одного и более удлинительных стержней 3, соединяемых со стволом 1 и оголовком 2, винтовых лопастей 4 и крепежных элементов. Ствол 1 сваи заканчивается конусным наконечником 5, выполняемым обрезанным под углом 45° к горизонтальной плоскости. Для варианта талых грунтов винтовые лопасти 4 выбираются одного размера, причем диаметр лопастей определяется от 1,5D до 3D, где D - диаметр ствола 1 сваи. Минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания и выбирается кратной 0,5 метра. Удлинительные стержни 3 предназначены для наращивания длины винтовой сваи в зависимости от требуемой глубины установки. Свая предлагаемой конструкции обеспечивает заданное оптимальное значение ее несущей способности для талых и вечномерзлых грунтов, которое рассчитывается по специальной авторской методике, основанной на выявлении и определении ключевых и значимых расчетных параметров (длина сваи, количество лопастей, диаметр ствола, диаметр лопастей, разгиб лопастей, соотношение диаметра ствола и диаметра лопасти, соотношение диаметра лопасти и расстояния между лопастями, соотношение размеров лопастей) и их взаимозависимостей между собой, позволяющих также дополнительно рассчитать предельную несущую способность винтовой сваи, которая ограничивает общую несущую способность. Предлагаемая многолопастная винтовая свая, погружаемая буроопускным способом, обеспечивает снижение общих финансовых затрат, повышение производительности по затратам труда рабочих-строителей, а также сокращение продолжительности строительства за счет «универсальности» и уменьшения «мокрых» процессов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к многолопастным винтовым сваям, предназначенным для устройства фундаментов различных зданий и сооружений: под опоры высоковольтных воздушных линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений, открытых распределительных устройств линий связи, опоры сотовой связи, кранов, опор мостов, эстакад, трубопроводов, преимущественно в талых, с сезонным промерзанием вечномерзлых грунтах, а также в условиях обводненной и заболоченной местности и в поймах рек, то есть, сваи применимы для всех видов нескальных грунтов (дисперсных, мерзлых и техногенных), кроме скальных грунтов и грунтов с включением валунов.
Известна винтовая свая, включающая ствол сваи и стальной литой, термообработанный (отожженный) конический наконечник, содержащий полый цилиндрический и конический участки, с образующей конуса выполненной в виде прямой, а также винтовой лопастью, заходящей на конический участок в пределах 2/3-3/4 витка винтовой лопасти, отличающаяся тем, что поперечное сечение винтовой лопасти имеет трапецеидальную форму профиля, расширяющуюся по толщине от периферии к основанию винтовой лопасти, при этом угол расширения поперечного сечения винтовой лопасти α2 в зависимости от соотношения диаметра ствола Dc и диаметра винтовой лопасти Dл составляет (3-12)°, а ширина винтовой лопасти B2 равна 0,5(Dл-Dс) [1].
Эта известная винтовая свая не отличается универсальностью своего функционального назначения, так как не может обеспечить надежную работу в грунтах различного типа, например, в талых и одновременно вечномерзлых грунтах (одна винтовая лопасть, наконечник с полыми цилиндрическим и коническим участками), а также в ней не выявлены и не определены важные параметры, используемые для расчета предельной несущей способности сваи, которая ограничивает общую несущую способность.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является многолопастная винтовая свая (варианты), состоящая из вала, по меньшей мере, одного удлинительного стержня, соединенного с валом и оголовком, винтовых лопастей и крепежных элементов [2].
Из главных недостатков данного технического решения следует отметить достаточно большой срок строительства объектов с такими сваями, из-за необходимости обязательно проводить сложные инженерные изыскания грунтового основания фундамента сооружения для достижения равномерного распределения давления под винтопластным свайным фундаментом, кроме того определять оптимальную несущую способность сваи затруднительно для различных типов грунтов (например, для сваи в талых грунтах и для сваи в вечномерзлых грунтах), поскольку неясны ключевые и значимые параметры для выполнения такого расчета.
Заявитель ставил перед собой конкретную задачу разработки многолопастной винтовой сваи, характеризующейся низкими общими финансовыми затратами на ее сооружение, высокой производительностью по затратам труда рабочих и применяемой техники, сокращением продолжительности строительства, в том числе за счет универсальности способа монтажа и уменьшения «мокрых» процессов. Данный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков многолопастной винтовой сваи (варианты), представленной в нижеследующей формуле изобретения, выполненного согласно настоящему изобретению: «многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в талых грунтах, состоит из вала, одного и более удлинительных стержней, соединенного со стволом и оголовком, по меньшей мере, одной винтовой лопасти и крепежных элементов; конусный наконечник ствола выполнен обрезанным под углом 45° к горизонтальной плоскости, лопасти выбираются одного размера, причем диаметр лопастей определяется от 1,5D до 3D, где D - диаметр ствола сваи, минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания и выбирается кратной 0,5 метра, при этом несущая способность Fd (т) винтовой сваи в талых грунтах диаметром лопасти d и длиной L, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется по формуле:
Figure 00000001
, где γс - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий:
Fd0 - несущая способность лопасти, тс, Fdƒ - несущая способность ствола, тс, несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле: Fd0=(α1c1+α1γ1h1)A, где α1, α2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне ϕ1 (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d), c1 - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, т/м2, γ1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи, т/м3, h1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м, А - проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку,
Figure 00000002
- формула проекции площади первой лопасти для расчета на сжатие,
Figure 00000003
- формула проекция лопастей для расчета на выдергивание, а также остальных лопастей на сжатие, несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле:
Figure 00000004
, где u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м, ƒi - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, тс/м2, (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи), h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м, d - диаметр лопасти сваи, м, u=π⋅d - формула периметра поперечного сечения ствола сваи; удлинительный стержень соединяется со стволом посредством муфты, выполненной в форме цилиндра; удлинительные стержни выбираются длиной 3 и 6 метров; соединительная муфта закреплена на стволе посредством приварки к удлинительному стержню и посредством болтов с гайками; глубина погружения соединительной муфты составляет не менее 2 метров; для талых грунтов диаметр D ствола сваи выбирается в пределах от 89 мм до 426 мм; количество лопастей одного размера выбирается от 1 до 5; расстояние между витками лопастей (штампы) при диаметрах лопастей от 400 мм до 1000 мм и выше определяется в пределах от 75 мм до 225 мм; многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в вечномерзлых грунтах, состоит из вала, одного и более удлинительных стержней, соединенного со стволом и оголовком, по меньшей мере, одной винтовой лопасти и крепежных элементов; конусный наконечник ствола выполнен обрезанным под углом 45° к горизонтальной плоскости, при количестве лопастей двух и более каждая последующая лопасть, расположенная выше предыдущей, выполнена большего диаметра, минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания и выбирается кратной 0,5 метра, ключевыми и значимыми параметрами для расчетной несущей способности сваи Fd,du (т) выбираются длина сваи, количество лопастей, диаметр ствола, диаметр лопастей, разгиб лопастей таким образом, что несущая способность винтовой сваи диаметром лопастей dn и длиной L в вечномерзлых грунтах, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется в следующем выражении:
Figure 00000005
, где
Fd,du - несущая способность сваи (т), γс - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9,
γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8
Ri - расчетное сопротивление мерзлого грунта под лопастью, соответствующее i-му слою грунтового основания, в котором располагается i-я лопасть, т/м2, R a ƒ ,i - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания материала сваи, соответствующее i-му слою грунтового основания, без учета винтовой части, т/м2, Ai - площадь проекции i-й лопасти, м2, A a ƒ ,i - площадь поверхности сдвига по материалу тела сваи, соответствующая i-му слою грунтового основания, м2, причем проекция рабочей площади лопасти определяется по формуле:
Figure 00000006
- первая лопасть при сжатии;
Figure 00000007
- первая лопасть при выдергивании и остальные лопасти при сжатии и выдергивании, где Dhi - диаметр лопасти сваи, м, d - диаметр ствола сваи, м, tw - толщина стенки ствола сваи, м, а площадь поверхности сдвига по грунту определяется по формуле:
Figure 00000008
,
где h a ƒ ,i - длина ствола сваи, считая от верхней лопасти, м;
расстояние между витками лопастей (штампы) при диаметрах лопастей от 89 мм до 426 мм определяется в пределах от 75 мм до 150 мм, а при диаметре D ствола сваи в пределах от 89 мм до 426 мм размер лопастей выбирается в пределах от 120 мм до 690 мм, соответственно».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 в общем виде представлена схема многолопастной винтовой сваи, выполненной согласно настоящему изобретению.
Заявляемая многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в талых грунтах и вечномерзлых грунтах, состоит из ствола (вала) 1 с оголовком 2, одного и более удлинительных стержней 3, соединяемых со стволом 1 и оголовком 2, винтовых лопастей 4 и крепежных элементов. Ствол 1 сваи заканчивается конусным наконечником 5, выполняемым обрезанным под углом 45° к горизонтальной плоскости. Для варианта талых грунтов винтовые лопасти 4 выбираются одного размера, причем диаметр лопастей определяется от 1,5D до 3D, где D - диаметр ствола 1 сваи. Для талых грунтов диаметр D ствола 1 сваи выбирается в пределах от 89 мм до 426 мм.
Минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания и выбирается кратной 0,5 метра. Удлинительные стержни 3 по геометрии сечения и свойствам материала идентичны стволам 1 винтовой сваи и предназначены для наращивания длины винтовой сваи в зависимости от требуемой глубины установки. Удлинительные стержни 3 состоят из непосредственно удлинительной секции и приваренной к ней соединительной муфты 6, которая закрепляется на удлинительной секции с помощью крепежных элементов (болта и гайки или шпильки и гайки) 7. Глубина погружения соединительной муфты 6 составляет не менее 2 метров. Так же на удлинительный стержень 3 возможно приваривать одну или несколько стальных винтовых лопастей 4. Удлинительные стержни 3 выбираются длиной 3 и 6 метров. Количество винтовых лопастей 4 одного размера выбирается от 1 до 5, расстояние между витками винтовых лопастей (штампы) при диаметрах винтовых лопастей от 400 мм до 1000 мм и выше определяется в пределах от 75 мм до 225 мм (вариант винтовой сваи в талом грунте).
Многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в вечномерзлых грунтах, также состоит из ствола (вала) 1 с оголовком 2, одного и более удлинительных стержней 3, соединяемых со стволом 1 и оголовком 2, винтовых лопастей 4 и крепежных элементов. Ствол 1 сваи заканчивается конусным наконечником 5, выполняемым обрезанным под углом 45° к горизонтальной плоскости. При количестве лопастей двух и более каждая последующая лопасть, расположенная выше предыдущей, выполняется большего диаметра, минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания и выбирается кратной 0,5 метра.
Для вечномерзлых грунтов расстояние между витками лопастей (штампы) при диаметрах лопастей от 89 мм до 426 мм определяется в пределах от 75 мм до 150 мм, а размер лопастей выбирается в пределах от 120 мм до 690 мм, соответственно.
Отличие винтовой сваи для вечной мерзлоты от сваи для талых грунтов состоит в том, что у второй сваи размеры винтовых лопастей одинаковы, а у сваи для вечномерзлого грунта всегда винтовые лопасти переменного диаметра, увеличивающегося от нижней винтовой лопасти к верхней винтовой лопасти.
Многолопастная винтовая свая предлагаемой конструкции обеспечивает заданное оптимальное значение ее несущей способности для талых и вечномерзлых грунтов, которое рассчитывается по специальной авторской методике, основанной на выявлении и определении ключевых и значимых расчетных параметров (длина сваи, количество лопастей, диаметр ствола, диаметр лопастей, разгиб лопастей, соотношение диаметра ствола и диаметра лопасти, соотношение диаметра лопасти и расстояния между лопастями, соотношение размеров лопастей,) и их взаимозависимостей между собой, позволяющих также дополнительно рассчитать предельную несущую способность винтовой сваи, которая ограничивает общую несущую способность.
Несущая способность Fd(т) винтовой сваи в талых грунтах диаметром лопасти d и длиной L, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется по следующей формуле: Fd=γc(Fd0+Fdƒ), где γс - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий: Fd0 - несущая способность лопасти, тс, Fdƒ - несущая способность ствола, тс, несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле: Fd0=(α1c1+α1γ1h1)A, где α1, α2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне ϕ1 (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d), c1 - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, т/м2, γ1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи, т/м3, h1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м, А - проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку,
Figure 00000009
- формула проекции площади первой лопасти для расчета на сжатие,
Figure 00000010
- формула проекция лопастей для расчета на выдергивание, а также остальных лопастей на сжатие, несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле:
Figure 00000011
, где u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м, ƒi - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, тс/м2, (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи), h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м, d - диаметр лопасти сваи, м, u=π⋅d - формула периметра поперечного сечения ствола сваи.
Пример определения несущей способности винтовой сваи на сжатие в талом грунте. Лопасть винтовой сваи залегает в грунте, определенном по проекту изысканий характеристик грунта. Несущая способность лопасти винтовой сваи на сжатие равна:
Figure 00000012
Несущая способность ствола винтовой сваи считается от верхней лопасти и в данном случае равна (торф не учитывается):
Figure 00000013
Общая несущая способность сваи:
Figure 00000014
Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициентов:
Figure 00000015
Определение несущей способности винтовой сваи на выдергивание.
Лопасть винтовой сваи залегает в грунте, определенном по проекту изысканий характеристик грунта. Несущая способность лопасти винтовой сваи на выдергивание равна:
Figure 00000016
Несущая способность ствола винтовой сваи считается от верхней лопасти и в данном случае равна (торф не учитывается):
Figure 00000017
Общая несущая способность сваи:
Figure 00000018
Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициентов:
Figure 00000019
Вывод: винтовые сваи в данных инженерно-геологических условиях, согласно расчета, способны выдержать сжимающую нагрузку до 27,48 тс, выдергивающую до 19,52 тс., то есть полученные значения удовлетворяют требованиям нагрузок, например, на фундамент. Аналогичным образом проводится расчет на марки (комплектации) винтовых свай в талых грунтах, предназначенных для других объектов.
Для винтовой сваи в вечномерзлых грунтах ключевыми и значимыми параметрами для расчетной несущей способности сваи Fd,du (т) выбираются длина сваи, количество лопастей, диаметр ствола, диаметр лопастей, разгиб лопастей таким образом, что несущая способность винтовой сваи диаметром лопастей dn и длиной L в вечномерзлых грунтах, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется в следующем выражении:
Figure 00000020
, где
Fd,du - несущая способность сваи (т), γс - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9
γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8
Ri - расчетное сопротивление мерзлого грунта под лопастью, соответствующее i-му слою грунтового основания, в котором располагается i-я лопасть, т/м2, R a ƒ ,i - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания материала сваи, соответствующее i-му слою грунтового основания, без учета винтовой части, т/м2, Ai - площадь проекции i-й лопасти, м2, A a ƒ ,i - площадь поверхности сдвига по материалу тела сваи, соответствующая i-му слою грунтового основания, м2, причем проекция рабочей площади лопасти определяется по формуле:
Figure 00000021
- первая лопасть при сжатии
Figure 00000022
- первая лопасть при выдергивании и остальные лопасти при сжатии и выдергивании, где Dhi - диаметр лопасти сваи, м, d - диаметр ствола сваи, м, tw - толщина стенки ствола сваи, м, а площадь поверхности сдвига по грунту определяется по формуле:
Figure 00000023
где h a ƒ ,i - длина ствола сваи, считая от верхней лопасти, м, Dh - диаметр верхней лопасти сваи, м.
Примеры определения несущей способности винтовой сваи в вечномерзлых грунтах.
Нагрузки на сваю равны:
Figure 00000024
- расчетная вертикальная сила на сжатие;
Figure 00000025
- расчетная вертикальная сила на вырывание. Согласно инженерно-геологическому разрезу, все лопасти винтовой сваи будут работать в суглинке мерзлом, нельдистом, незасоленным. Глубина сезонно-мерзлого слоя - 2,5 м. При температуре грунта t=-1°С и глубине погружения, взятой по интерполяции: R1=93,2 т/м2; R2=90,4 т/м2; R3=87,8 т/м2; R a ƒ =10 т/м2.
1. Несущая способность винтовой сваи на сжатие равна: Fd=1×0,8×[(93,2×0,069+90,4×0,094+87,8×0,134)+(10×3,14×0,325×(6,4-2,5-0,525)]=48,6 т (с учетом расчетных давлений на мерзлые незаселенные грунты R под лопастью и расчетных сопротивлений мерзлых незаселенных грунтов и грунтовых растворов).
Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициента надежности по назначению (ответственности) сооружения равна:
Figure 00000026
Figure 00000027
2. Несущая способность лопастей винтовой сваи на выдергивание равна:
Fdu=1×0,8×[(93,2×0,059+90,4×0,094+87,8×0,134)+(10×3,14×0,325×(6,4-2,5-0,525)]=47,9 т (с учетом расчетных давлений на мерзлые незаселенные грунты R под лопастью и расчетных сопротивлений мерзлых незаселенных грунтов и грунтовых растворов).
Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициента надежности по назначению (ответственности) сооружения равна:
Figure 00000028
Figure 00000029
Вывод: винтовые сваи в данных инженерно-геологических условиях, согласно расчета, способны выдержать сжимающую нагрузку до 42,3 т и до 41,6 т при работе на выдергивающие нагрузки, то есть полученные значения удовлетворяют требованиям нагрузок, например, на фундамент. Аналогичным образом проводится расчет на марки (комплектации) винтовых свай в вечномерзлых грунтах, предназначенных для других объектов.
Предлагаемая многолопастная винтовая свая, погружаемая буроопускным способом, обеспечивает снижение общих финансовых затрат примерно в 1,72 раза, повышение производительности по затратам труда рабочих-строителей в 4,3 раза и по затратам машинистов и техники в 2,9 раза, а также сокращение продолжительности строительства, в том числе за счет «универсальности» и уменьшения так называемых «мокрых» процессов.
Монтаж сваи ведется специальными гидромоторами, которые могут быть установлены на любую строительную технику, оснащенную гидравлическим приводом, что позволяет оптимизировать выбор транспорта и учесть условия выполнения работ (стесненность, затрудненность доступа). Практически свая безальтернативна в своем применении: может эксплуатироваться в стесненных условиях, на опасных объектах, для проведения реконструкции различных сооружений и в слабых грунтах.
К экономическим преимуществам можно отнести приемлемый уровень логистики, скорость развертывания и монтажа, повторное использование, минимум персонала и техники, отсутствие работ с грунтом и бетоном.
Одно из основных технических преимуществ касается рационального подхода к определению несущей способности, а также оптимального соотношения крутящего момента и несущей способности сваи за счет новой методики расчета несущей способности, в которую заложены ключевые и значимые, а значит, и точные параметры, позволяющие определить предельное значение несущей способности и обеспечить постоянный контроль за параметрами, от которых зависит надежная работа сваи в течение длительной эксплуатации (крутящий и изгибной моменты, максимальные сжимающие и выдергивающие нагрузки, прочностные характеристики и т.п.).
Область применения: эстакады и мосты, воздушные линии электропередачи, промышленное и гражданское строительство, временные сооружения и строительные городки, реконструкция существующих объектов.
Источники информации:
[1]. Описание полезной модели № 110763 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 30.05.2011, опубликовано 27.11.2011 Бюл № 33.
[2]. Описание изобретения к патенту № 2537463 «Способ сооружения свайного винтолопастного фундамента сооружения и его устройство», E02D 5/56, E02D 27/12, заявлено 24.09.2013, опубликовано 10.01.2015 Бюл № 1.
[3]. Описание изобретения к патенту № 2288325 «Винтовая свая», E02D 5/56, E02D 27/12, заявлено 24.09.2013, опубликовано 10.01.2015 Бюл № 1.
[4]. Описание изобретения к патенту № 2304664 «Винтовая свая», E02D 5/56, E02D 27/12, заявлено 24.09.2013, опубликовано 10.01.2015 Бюл № 1.
[5]. Европейский патент № WO 2005040505 А2, E02D 5/56, E02D 27/12, опубликован 06.05.2005.
[6]. Патент Китая № CN 1851152 А, E02D 5/56, E02D 27/12, опубликован 25.10.2006.
[7]. Описание полезной модели № 93412 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 16.11.2009, опубликовано 27.04.2010 Бюл № 12.
[8]. Описание полезной модели № 114693 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 24.11.2011, опубликовано 10.04.2012 Бюл № 10.

Claims (19)

1. Многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в талых грунтах, состоящая из вала, одного и более удлинительных стержней, соединенного со стволом и оголовком, винтовых лопастей и крепежных элементов, отличающаяся тем, что лопасти выбираются одного размера и расположены по всей длине ствола без ограничения от наконечника вплоть до оголовка, минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания, при этом несущая способность Fd(т) винтовой сваи в талых грунтах диаметром лопасти d и длиной L, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется по формуле: Fd=γc(Fd0+Fdƒ), где γс - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий:
Fd0 - несущая способность лопасти, тс, Fdƒ - несущая способность ствола, тс, несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле: Fd0=(α1c1+α1γ1h1)A, где α1, α2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне ϕ1 (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d), c1 - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, т/м2, γ1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи, т/м3, h1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м, А - проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку,
Figure 00000030
- формула проекции площади первой лопасти для расчета на сжатие,
Figure 00000031
- формула проекция лопастей для расчета на выдергивание, а также остальных лопастей на сжатие, несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле: Fdƒ=uƒi(h-d), где u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м, ƒi - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, тс/м2, (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи), h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м, d - диаметр лопасти сваи, м, u=π⋅d - формула периметра поперечного сечения ствола сваи.
2. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр лопастей определяется от 1,5D до 3D, где D - диаметр ствола сваи, и выбирается кратной 0,5 метра.
3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что удлинительный стержень соединяется со стволом посредством муфты, выполненной в форме цилиндра.
4. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что удлинительные стержни выбираются длиной 3 и 6 метров.
5. Свая по п. 3, отличающаяся тем, что соединительная муфта закреплена на стволе посредством приварки к удлинительному стержню и посредством болтов с гайками.
6. Свая по п. 3, отличающаяся тем, что глубина погружения соединительной муфты составляет не менее 2 метров.
7. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что для талых грунтов диаметр D ствола сваи выбирается в пределах от 89 мм до 426 мм.
8. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что количество лопастей одного размера выбирается от 1 до 5.
9. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между витками лопастей (штампы) при диаметрах лопастей от 400 мм до 1000 мм и выше определяется в пределах от 75 мм до 225 мм.
10. Многолопастная винтовая свая, предназначенная для работы в вечномерзлых грунтах, состоящая из вала, одного и более удлинительных стержней, соединенного со стволом и оголовком, по меньшей мере, одной винтовой лопасти и крепежных элементов, отличающаяся тем, что при количестве лопастей две и более каждая последующая лопасть, расположенная выше предыдущей, выполнена большего диаметра, минимальная длина сваи зависит от длины ее винтовой части и слоя сезонного промерзания/оттаивания, ключевыми и значимыми параметрами для расчетной несущей способности сваи Fd,du (т) выбираются длина сваи, количество лопастей, диаметр ствола, диаметр лопастей, разгиб лопастей таким образом, что несущая способность винтовой сваи диаметром лопастей dn и длиной L в вечномерзлых грунтах, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, определяется в следующем выражении:
Fd,du=γc⋅γt⋅(∑i=1Ri⋅Ai+∑i=1R a ƒ,i⋅А а ƒ,i), где
Fd,du - несущая способность сваи (т), γc - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9,
γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8,
Ri - расчетное сопротивление мерзлого грунта под лопастью, соответствующее i-му слою грунтового основания, в котором располагается i-я лопасть, т/м2, R a ƒ,i - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания материала сваи, соответствующее i-му слою грунтового основания, без учета винтовой части, т/м2, Ai - площадь проекции i-й лопасти, м2, A a ƒ,i - площадь поверхности сдвига по материалу тела сваи, соответствующая i-му слою грунтового основания, м2, причем проекция рабочей площади лопасти определяется по формуле:
Figure 00000032
- первая лопасть при сжатии;
Figure 00000033
- первая лопасть при выдергивании и остальные лопасти при сжатии и выдергивании, где Dhi - диаметр лопасти сваи, м, d - диаметр ствола сваи, м, tw - толщина стенки ствола сваи, м, а площадь поверхности сдвига по грунту определяется по формуле:
A a ƒ,i=π⋅d⋅(h a ƒ,i-Dh), где h a ƒ,i - длина ствола сваи, считая от верхней лопасти, м, Dhi - диаметр верхней лопасти сваи, м.
11. Свая по п. 10, отличающаяся тем, что расстояние между витками лопастей (штампы) при диаметрах лопастей от 89 мм до 426 мм определяется в пределах от 75 мм до 150 мм, а при диаметре D ствола сваи в пределах от 89 мм до 426 мм размер лопастей выбирается в пределах от 120 мм до 690 мм соответственно.
RU2018130325A 2018-08-21 2018-08-21 Многолопастная винтовая свая (варианты) RU2725348C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130325A RU2725348C2 (ru) 2018-08-21 2018-08-21 Многолопастная винтовая свая (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130325A RU2725348C2 (ru) 2018-08-21 2018-08-21 Многолопастная винтовая свая (варианты)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018130325A RU2018130325A (ru) 2020-02-21
RU2018130325A3 RU2018130325A3 (ru) 2020-02-21
RU2725348C2 true RU2725348C2 (ru) 2020-07-02

Family

ID=69631210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130325A RU2725348C2 (ru) 2018-08-21 2018-08-21 Многолопастная винтовая свая (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725348C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750482C1 (ru) * 2020-12-02 2021-06-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Осветительная опора
RU2816722C1 (ru) * 2023-09-02 2024-04-03 Юрий Павлович Стриганов Многолопастная винтовая свая

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325135A1 (ru) * 1986-03-24 1987-07-23 Брестский инженерно-строительный институт Способ установки в грунт винтовой сваи
RU12419U1 (ru) * 1999-06-16 2000-01-10 Саратовский государственный технический университет Винтовой анкер
RU2537463C1 (ru) * 2013-09-24 2015-01-10 Евгений Николаевич Хрусталёв Способ сооружения свайного винтолопастного фундамента сооружения и его устройство
RU164014U1 (ru) * 2016-03-10 2016-08-20 Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович Винтовая свая
RU2597420C1 (ru) * 2015-05-25 2016-09-10 Константин Львович Горячев Сборная винтовая свая, устройство и способ завинчивания сборной винтовой сваи

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325135A1 (ru) * 1986-03-24 1987-07-23 Брестский инженерно-строительный институт Способ установки в грунт винтовой сваи
RU12419U1 (ru) * 1999-06-16 2000-01-10 Саратовский государственный технический университет Винтовой анкер
RU2537463C1 (ru) * 2013-09-24 2015-01-10 Евгений Николаевич Хрусталёв Способ сооружения свайного винтолопастного фундамента сооружения и его устройство
RU2597420C1 (ru) * 2015-05-25 2016-09-10 Константин Львович Горячев Сборная винтовая свая, устройство и способ завинчивания сборной винтовой сваи
RU164014U1 (ru) * 2016-03-10 2016-08-20 Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович Винтовая свая

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Наконечники для винтовых свай", 29.03.2016, [он-лайн] [найдено 07.05.2019]. Найдено в Интернет: (2), дата размещения подтверждена архивом интернета https://web.archive.org/web/20160329121121/http://pzvs.ru/nakonechniki-dlya-vintovyx-svaj.html). *
Статья в журнале "Вестник НИЦ "Строительство", АЛЕКСЕЕВ А.Г. и др. Разработка теоретических принципов и правил расчета многолопастных винтовых свай в условиях многолетнемерзлых грунтов, N 17, стр. 23-34, июль, 2018. *
СТО 56947007-29.120.95-050-2010, Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай, ОАО "ФСК КЭС", 18.06.2010, п.9.4, 7.6.1-7.7.4. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750482C1 (ru) * 2020-12-02 2021-06-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Осветительная опора
RU2816722C1 (ru) * 2023-09-02 2024-04-03 Юрий Павлович Стриганов Многолопастная винтовая свая

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018130325A (ru) 2020-02-21
RU2018130325A3 (ru) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113445498A (zh) 复杂地质岩溶孔桩基础施工工艺
CN104047542B (zh) 嵌岩斜桩冲击钻管锤***及嵌岩斜桩冲击施工方法
US20160340851A1 (en) Method for installing metal piles in permafrost soil
CN111535308B (zh) 一种全长钢套管施工装置及其施工方法
CN104863108B (zh) 一种地连墙侧向土压力盒埋设装置
CN105421445A (zh) 非预应力离心高强混凝土桩植桩施工方法
RU114692U1 (ru) Винтовая свая
US20140030029A1 (en) Tapered Pipe System and Method for Foundation Support
RU2725348C2 (ru) Многолопастная винтовая свая (варианты)
CN113089659B (zh) 一种多年冻土地区的旋挖成孔灌注螺纹桩施工方法
CN209891202U (zh) 一种抗浮锚杆
CN217378870U (zh) 一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩
CN115717397A (zh) 拉森钢板桩与预应力锚索组合支护施工方法
CN202157321U (zh) 旋入式大承载钢管桩
CN103790190B (zh) 预制空心打入桩基补救加固方法
CN114000534A (zh) 一种戈壁碎石土地基输电线路杆塔螺旋锚基础结构
Cerato et al. Effects of helical anchor geometry on long-term performance of small wind tower foundations subject to dynamic loads
CN208088282U (zh) 预应力型钢支护桩
CN202626979U (zh) 带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备
CN111455980B (zh) 一种适用于地下工程的预制抗浮桩结构及施工方法
RU164014U1 (ru) Винтовая свая
CN204570675U (zh) 一种新型人工挖孔桩
CN117127593A (zh) 双电机套筒螺旋钻孔压灌咬合桩施工工法
CN217870442U (zh) 一种旋转钻进式的钢管桩
CN109914454B (zh) 一种管桩与沉井合体施工的方法