железобетонная свая

Формула изобретения

ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СВАЯ, включающая симметричный относительно продольной оси ствол, отличающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности при уменьшении расхода материалов и снижении энергоемкости погружения в грунт, поперечное сечение ствола образовано двумя трапециями, большее основание одной из которых совпадает с меньшим основанием другой, причем соотношение высот трапеции с большими основаниями и трапеции с меньшими основаниями составляет 1: 1 6, а их смежные углы при общем основании равны соответственно 90 105 и 45 70^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству железобетонных изделий, в частности к конструкции свай.

Известны сваи прямоугольного и трапецеидального сечения [1]

Они отличаются хорошей несущей способностью, но требуют повышенных усилий при забивке в грунт. При действии на сваю в грунте одних вертикальных нагрузок и отсутствии горизонтальных моментных сил прямоугольные сваи нерациональны из экономических соображений.

Наиболее близким техническим решением по своей сущности и достигаемому результату является железобетонная свая, включающая симметричный относительно продольной оси ствол [2]

Эта свая имеет высокое отношение периметра поверхности трения к площади поперечного сечения, что улучшает условия ее заглубления, характеризуется низкой трудоемкостью работ. Однако такая свая воспринимает небольшие изгибающие моменты, что значительно снижает область ее использования в различных грунтах.

Целью изобретения является повышение несущей способности при уменьшении расхода материалов и снижении энергоемкости погружения в грунт.

Цель достигается тем, что в железобетонной свае, включающей симметричный относительно продольной оси ствол, поперечное сечение ствола образовано двумя трапециями, большее основание одной из которых совпадает с меньшим основанием другой, причем отношение высоты трапеции с большими основаниями к высоте трапеции с меньшими основаниями составляет 1:1-1:6, а их смежные углы при общем основании равны соответственно 90-105^о и 45-70^о.

На фиг. 1 изображена свая, вид сбоку; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Свая включает железобетонный ствол 1, поперечное сечение 2 которого образовано двумя трапециями, большее основание одной из которых совпадает с меньшим основанием другой, причем отношение высоты h₁ трапеции с большими основаниями к высоте h₂ трапеции с меньшими основаниями составляет 1:1-1:6, а их смежные углы при общем основании равны соответственно 90-105^о и 45-70^о.

При граничных значениях h₁ h₂ 1:1, 90^о, = 45^о, свая представляет собой пятиугольник, выполненный путем совмещения по общему основанию прямоугольника и треугольника. Такая свая характеризуется повышенной несущей способностью относительно одной из главных осей прямоугольного сечения, меньшей энергией забивки. При увеличении углов > 90^о и > 45^о названные положительные стороны сваи сохраняются, при этом улучшаются технологические показатели изготовления, изделие лучше распалубливается. При увеличении сопряженных углов и соотношения h₁:h₂ (например, 1:2, 1:3 и т. д.) соответственно снижается энергия забивки, поскольку увеличивается соотношение периметра поверхности трения к площади поперечного сечения. Аналогичная картина наблюдается вплоть до следующих граничных значений h₁:h₂ 1:6, 105^о и 70^о. За этими граничными значениями свая превращается либо в треугольную (при > 105^о), либо в шестиугольную (при > 90^о). Величина другого смежного угла определяется углом и может находиться только в указанных границах: при < 45^о свая по существу превращается в прямоугольную сваю, теряя качества, присущие предлагаемой сваи, а при > 70^о свая приобретает очертания "ласточкина хвоста", и теряется смысл предлагаемого решения.

Соотношение h₁:h₂ выбрано так, что оно при заданных смежных углах обеспечивает снижение энергии забивки при достаточно высокой несущей способности и сопротивляемости изгибу по сравнению с треугольной сваей, а также снижению материалоемкости по сравнению с прямоугольной (квадратной) сваей.

При h₁:h₂ > 1:1 (например, 1:0,5) теряется эффект снижения энергии забивки, так как свая не отличается от квадратной по своим характеристикам. При h₁: h₂ <1:6 (например, 1:7) изделие характеризуется треугольной формой очертания.

Таким образом, технико-экономические преимущества описанной конструкции сваи заключаются в снижении энергии забивки за счет уменьшения сил трения о грунт, снижении расхода материалов по сравнению с прямоугольным вариантом, а также увеличении несущей способности и расширении области использования в различных грунтах по сравнению с треугольными вариантами свай.