RU99498U1

RU99498U1 - DRIVING PILES

Info

Publication number: RU99498U1
Application number: RU2009138821/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Аликин; Сергей Геннадьевич Сесюнин; Борис Евгеньевич Довбня; Семён Романович Леви; Николай Васильевич Ушин
Original assignee: Аликин Владимир Николаевич
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2010-11-20

Abstract

Забивная свая, содержащая конусообразный наконечник, волнообразную рабочую поверхность ствола и цилиндрическую поверхность головы сваи, отличающаяся тем, что площадь кругового сечения в зависимости от высоты сваи изменяется по определенному закону для каждого из участков: площадь кругового сечения по высоте конусного наконечника определяется по формуле ! ! где - площадь сечения наконечника на высоте h; ! - текущее значение высоты наконечника ! π - число Пи; ! Dн - максимальный наружный диаметр сваи; ! площадь кругового сечения по высоте ствола сваи определяется по формуле ! ! где Dв - внутренний диаметр сваи, диаметр впадин; ! - текущее значение высоты ствола сваи ! площадь поперечного сечения головы сваи является постоянной величиной и определяется по формуле ! ! при этом соотношение между внутренним диаметром сваи Dв и максимальным наружным диаметром сваи Dн находится в пределах A driven pile containing a cone-shaped tip, a wavy working surface of the trunk and a cylindrical surface of the pile head, characterized in that the circular cross-sectional area, depending on the height of the pile, changes according to a certain law for each of the sections: the circular cross-sectional area along the height of the conical tip is determined by the formula! ! where is the cross-sectional area of the tip at a height h; ! - current tip height value! π is the number of Pi; ! Dн - maximum outer diameter of the pile; ! the circular cross-sectional area along the height of the pile shaft is determined by the formula! ! where Dв - internal diameter of the pile, the diameter of the depressions; ! - the current value of the height of the pile shaft! the cross-sectional area of the pile head is a constant and is determined by the formula! ! the ratio between the inner diameter of the pile Dв and the maximum outer diameter of the pile Dн is within

Description

Забивная свая относится к области строительства свайных фундаментов, а именно к конструкциям свай, предназначенных для использования при возведении свайных фундаментов на сезоннопромерзающих, пучинистых грунтах.A driven pile belongs to the field of construction of pile foundations, namely, to designs of piles intended for use in the construction of pile foundations on seasonally freezing, heaving soils.

Известно множество железобетонных забивных свай, имеющих различное конструктивное оформление, способствующее удержанию грунта на боковой поверхности сваи (Патенты РФ №2024682 C1 от 15.10.1991, №2049856 C1 от 26.05.1992, №2109879 С1 от 22.01.1996, №2250304 С1 от 13.01.2004, №2023110 C1 от 26.12.1990, №2205920 C2 от 27.07.2001, свидетельства на полезные модели РФ №42234 U1 от 20.07.2004, №87176 U1 от 04.05.2009, №87177 U1 от 21.04.2009 и другие). Изобретения и полезные модели подтверждают влияние конструктивного оформления сваи на ее несущую способность под действием вертикальной нагрузки и на ее сопротивление выдавливанию в пучинистом грунте.There are many reinforced concrete driven piles with various structural designs that contribute to the retention of soil on the side surface of the pile (RF Patents No. 2024682 C1 of 10/15/1991, No. 2049856 C1 of 05/26/1992, No. 2109879 C1 of 01/22/1996, No. 2250304 C1 of 13.01. .2004, No. 2023110 C1 of 12.26.1990, No. 2205920 C2 of July 27, 2001, certificates for utility models of the Russian Federation No. 42234 U1 dated July 20, 2004, No. 87176 U1 dated May 4, 2009, No. 87177 U1 dated April 21, 2009 and others) . The inventions and utility models confirm the influence of the structural design of the pile on its bearing capacity under the influence of vertical load and on its resistance to extrusion in heaving soil.

Так, например, когда основание площадки строительства (в пределах глубины сезонного промерзания грунта) сложено пучинистыми грунтами рекомендуется применять ромбовидные железобетонные сваи, в которых благодаря наличию сужения в верхней части уменьшается влияние сил морозного пучения грунта. Например, в свидетельстве на полезную модель РФ №42234 U1 от 20.07.2004 предложена типовая форма данного вида свай. Однако, ромбовидные сваи имеют ряд серьезных ограничений к их применению. Такие сваи допускается применять в фундаментах зданий жилых, общественных и другого назначения с погружением свай на всю глубину рабочего участка (наклона граней) в песчаных грунтах средней плотности и рыхлых, а также в глинистых грунтах полутвердой, туго-, мягко и текучепластичной консистенции. На участках с вечномерзлыми грунтами ромбовидные сваи применять не допускается. Забивка ромбовидных свай из-за больших углов наклона боковых граней, как правило, производится в скважины, предварительно пробуренные на глубину слоя мерзлого грунта диаметром не менее 0,9 наибольшего размера поперечного сечения сваи. После погружения сваи пространство между стенкой скважины и гранями сваи должно быть заполнено талым грунтом.So, for example, when the base of the construction site (within the depth of seasonal freezing of the soil) is composed of heaving soils, it is recommended to use diamond-shaped reinforced concrete piles, in which, due to the narrowing in the upper part, the influence of frost heaving forces of the soil is reduced. For example, in the certificate for a utility model of the Russian Federation No. 42234 U1 dated 07/20/2004, a typical form of this type of pile is proposed. However, diamond-shaped piles have a number of serious limitations on their use. Such piles are allowed to be used in the foundations of buildings for residential, public and other purposes with the piles being dipped to the entire depth of the working section (slope of the edges) in sandy soils of medium density and loose, as well as in clay soils of semi-solid, tight, soft and fluid plastic consistency. In areas with permafrost soils, diamond-shaped piles are not allowed. Diamond-shaped piles are driven in due to large angles of inclination of the side faces, as a rule, in wells previously drilled to a depth of frozen soil with a diameter of at least 0.9 of the largest cross-sectional area of the pile. After immersion of the pile, the space between the wall of the well and the faces of the pile should be filled with thawed soil.

Другим типом забивных свай, применяемых в сезоннопромерзающих и пучинистых грунтах, являются сваи, у которых имеется развитая боковая поверхность. Причем развитие поверхности по высоте ствола сваи изменяется по линейному или периодическому закону. Так, например, в патенте РФ №2049856 C1 от 26.05.1992 заявлена свая, у которой на боковых гранях выполнены расширяющиеся и углубляющиеся к низу ствола продольные пазы.Another type of driven piles used in seasonally freezing and heaving soils are piles with a developed lateral surface. Moreover, the development of the surface along the height of the pile shaft varies according to a linear or periodic law. So, for example, in a RF patent No. 2049856 C1 dated 05/26/1992 a pile is declared in which longitudinal grooves expanding and deepening to the bottom of the trunk are made on the lateral faces.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому техническому решению является забивная свая по патенту РФ №2024682 C1 от 15.10.1994.The closest in essence to the proposed technical solution is a driven pile according to the patent of the Russian Federation No. 2024682 C1 of 10/15/1994.

Указанная свая содержит ствол с чередующимися на ее гранях выступами и выемками, выполненными в продольном сечении треугольными, и наконечник. Наконечник выполнен в виде трапецоэдра с выступающим из его основания стержнем, защемленным в канале железобетонного диска, на который оперт наконечник с выходом из диска прутков - стержней, которые образуют распорное кольцо в канале диска и расклинивают выступающий стержень.The indicated pile contains a trunk with protrusions and recesses alternating on its faces, made triangular in longitudinal section, and a tip. The tip is made in the form of a trapezhedron with a rod protruding from its base, pinched in a channel of a reinforced concrete disk, on which a tip is supported with an exit from a disk of rods - rods that form a spacer ring in the disk channel and wedge the protruding rod.

Недостатком данного технического решения является то, что выступы и выемки на боковых гранях, имеющие треугольный профиль, являются концентраторами напряжений. Это может приводить к растрескиванию боковой поверхности сваи при ее ударном погружении в мерзлый грунт.The disadvantage of this technical solution is that the protrusions and recesses on the side faces having a triangular profile are stress concentrators. This can lead to cracking of the side surface of the pile when it is shockly immersed in frozen soil.

Кроме того, отсутствуют четкие рекомендации к размерам данных выступов и впадин.In addition, there are no clear recommendations on the size of these protrusions and depressions.

Задачей полезной модели является создание забивной сваи, способной повысить ее несущую способность под действием вертикальной нагрузки и ее сопротивление выдавливанию в пучинистом грунте.The objective of the utility model is to create a driven pile that can increase its bearing capacity under the influence of vertical load and its resistance to extrusion in heaving soil.

Задача решается за счет того, что для трех участков круглой сваи (наконечник, ствол, голова) площадь кругового сечения в зависимости от высоты сваи изменяется по определенному закону.The problem is solved due to the fact that for three sections of a round pile (tip, trunk, head), the circular section area, depending on the height of the pile, changes according to a certain law.

А именно, образующая конусного наконечника имеет наклон к вертикальной оси сваи 45°, поэтому по высоте наконечника площадь сечения определяется по формулеNamely, the generatrix of the conical tip has a slope of 45 ° to the vertical axis of the pile, therefore, according to the height of the tip, the cross-sectional area is determined by the formula

, ,

где - площадь сечения наконечника на высоте ;Where - cross-sectional area of the tip at height ;

- текущее значение высоты наконечника (0≤≤); - the current value of the height of the tip (0≤ ≤ );

π - число Пи;π is the number of Pi;

D_н - максимальный наружный диаметр сваи.D _n - the maximum outer diameter of the piles.

На боковой поверхности ствола сваи выполняется волнообразный профиль таким образом, что от основания наконечника площадь кругового поперечного сечения по высоте ствола сваи меняется по законуA wave-like profile is made on the lateral surface of the pile shaft in such a way that the circular cross-sectional area along the height of the pile shaft changes from the base of the tip according to the law

, ,

где D_в - внутренний диаметр сваи, диаметр впадин;where D _in - the inner diameter of the piles, the diameter of the depressions;

- текущее значение высоты ствола сваи (0≤≤). - the current value of the height of the pile shaft (0≤ ≤ )

Площадь поперечного сечения головы сваи является постоянной величиной и определяется по формуле:The cross-sectional area of the head of the pile is a constant and is determined by the formula:

. .

Установлено, что оптимальным соотношением между внутренним диаметром сваи Д, и максимальным наружным диаметром сваи D_н являетсяIt was found that the optimal ratio between the inner diameter of the pile D, and the maximum outer diameter of the pile D _n

. .

При соотношении <0,6 сложно обеспечить требуемую прочность железобетонной сваи и укладку в теле сваи армирующих элементов. При соотношении >0,8 заметно снижаются контактные силы сцепления рабочего профиля сваи с грунтом в зоне морозной усадки. Поэтому свая с переменным сечением ствола является эффективной при меньшем ее заглублении в мерзлый грунт.With the ratio <0.6 it is difficult to provide the required strength of reinforced concrete piles and laying reinforcing elements in the pile body. With the ratio > 0.8, the contact forces of the working profile of the pile with the soil noticeably decrease in the zone of frost shrinkage. Therefore, a pile with a variable cross-section of the trunk is effective with less penetration into frozen ground.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого технического решения.Figure 1 presents the design of the proposed technical solution.

Использование свай данной конструкции позволяет уменьшить длину и количество свай в фундаменте. Волнообразный профиль является к тому же своеобразным демпфером для ударных волн напряжения и позволяет снизить растрескивание боковой бетонной поверхности сваи при ее погружении в мерзлый грунт.The use of piles of this design allows to reduce the length and number of piles in the foundation. The wave-like profile is also a kind of damper for stress shock waves and can reduce cracking of the side concrete surface of the pile when it is immersed in frozen soil.

Claims

A driven pile containing a cone-shaped tip, a wave-like working surface of the trunk and a cylindrical surface of the pile head, characterized in that the circular cross-sectional area depending on the height of the pile changes according to a certain law for each of the sections: the circular cross-sectional area along the height of the conical tip is determined by the formula