RU131387U1

RU131387U1 - SCREW TIPS

Info

Publication number: RU131387U1
Application number: RU2013112968/03U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Мельников
Original assignee: Алексей Александрович Мельников
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-08-20

Abstract

1. Наконечник винтовой сваи, характеризующийся тем, что он выполняется комбинированным, состоящим из двух жестко сочлененных механическим образом частей, причем нижняя часть выполняется цельнолитой из высокопрочного чугуна, а верхняя часть изготовляется из отрезка стальной трубы кольцевого сечения, причем нижняя часть представляет собой замкнутый на вершине полый конус, на внешней поверхности которого расположена винтовая лопасть, а верхняя часть имеет в торцевой зоне вальцованные внутрь участки, при помощи которых образуется сочленение (замок) с отливаемой нижней частью.2. Наконечник винтовой сваи по п.1, отличающийся тем, что его нижняя часть изготовлена методом литья по одноразовым газифицируемым (выжигаемым) моделям из полистиролового пенопласта.3. Наконечник винтовой сваи по п.1, отличающийся тем, что пенопластовая литейная модель его нижней части содержит стальной закладной элемент верхней части, формируя при остывании расплава литейного чугуна единую механически сочлененную композитную конструкцию.1. The tip of a screw pile, characterized in that it is performed combined, consisting of two parts rigidly articulated mechanically, the lower part being made of solid cast iron and the upper part being made of a piece of steel pipe of circular cross section, the lower part being closed on the top is a hollow cone, on the outer surface of which a helical blade is located, and the upper part has in the end zone areas that are rolled inward, with the help of which an articulation is formed lock (lock) with molded bottom. 2. The tip of a screw pile according to claim 1, characterized in that its lower part is made by casting on disposable gasified (burned out) models of polystyrene foam. 3. The tip of a screw pile according to claim 1, characterized in that the foam molding model of its lower part contains a steel embedded element of the upper part, forming a single mechanically articulated composite structure when cooling the cast iron melt.

Description

Полезная модель относится к строительству, являясь составной частью винтовых свай, применяемых при возведении фундаментов зданий и сооружений различного назначения (например, немассивных малоэтажных домов, бань, террас, беседок, пирсов, причалов, рекламных щитов, дорожных указателей, ангаров), а также в качестве шпунтовых ограждений, анкерных оттяжек, опор линий электропередач, контактной сети, вышек связи, надземных трубопроводов, мостов и прочих инженерных конструкций.The utility model relates to construction, being an integral part of screw piles used in the construction of foundations of buildings and structures for various purposes (for example, non-massive low-rise buildings, baths, terraces, arbors, piers, moorings, billboards, road signs, hangars), as well as quality sheet pile fences, anchor guy wires, power transmission line supports, contact network, communication towers, overhead pipelines, bridges and other engineering structures.

Из предшествующего уровня техники известна винтовая свая [см. полезную модель РФ №93412, МПК E02D 5/56 (2006.01); заявка №2009141933, приоритет от 16.11.2009, опубл. 27.04.2010]. Свая включает в себя цилиндрическую трубу, выполненную в металлическом корпусе с антикоррозионным покрытием и заполненную высокопрочным цементным составом с арматурой, с конической нижней частью, металлическую навивку в виде лопасти и опорный элемент в верхней части трубы, отличающейся тем, что металлическая навивка выполнена в виде одного витка лопасти, расположенного на конической части трубы, шириной не менее 0,5 наружного диаметра трубы и шагом лопасти Н, который рассчитывается в зависимости от наружного диаметра корпуса трубы (D_н) по формуле Н=1,33D_н.A screw pile is known from the prior art [see Utility model of the Russian Federation No. 93412, IPC E02D 5/56 (2006.01); application No. 2009141933, priority of 11.16.2009, publ. 04/27/2010]. The pile includes a cylindrical pipe made in a metal body with an anticorrosive coating and filled with a high-strength cement composition with reinforcement, with a conical lower part, a metal winding in the form of a blade and a support element in the upper part of the pipe, characterized in that the metal winding is made in the form of one blade coil arranged on the conical part of the tube, the width of at least 0.5 OD of the pipe and the pitch H of the blade, which depends on the outer diameter of the pipe body (D _n) of the formula H _n = 1,33D.

Первым недостатком данной модели винтовой сваи является сложность организации ее качественного серийного изготовления, связанная с необходимостью наличия дорогостоящего специализированного промышленного оборудования. Вторым недостатком данной конструкции является наличие вероятности повреждения защитного покрытия винтовых лопастей при погружении (завинчивании) о твердые фракционные включения грунта (например, мелкие каменистые частицы), а также отсутствие возможности контроля состояния этого покрытия в процессе эксплуатации и при необходимости его обновления.The first drawback of this screw pile model is the difficulty of organizing its high-quality serial production, associated with the need for expensive specialized industrial equipment. The second drawback of this design is the likelihood of damage to the protective coating of the screw blades when immersed (screwed) on solid fractional inclusions of the soil (for example, small stony particles), as well as the inability to control the state of this coating during operation and, if necessary, update it.

Задача, на решение которой направлена заявленное техническое решение, заключается в упрощении технологии производства винтовых свай, а также в повышении коррозионной устойчивости и как следствие прогнозируемого (гарантируемого) срока службы конструкции свайно-винтового фундамента.The problem to which the claimed technical solution is directed is to simplify the technology of production of screw piles, as well as to increase corrosion resistance and, as a result, the predicted (guaranteed) service life of the construction of the pile-screw foundation.

Данная задача достигается за счет того, что наконечник винтовой сваи выполняется комбинированным, состоящим из двух жестко сочлененных механическим образом частей, причем нижняя часть выполняется цельнолитой из высокопрочного чугуна, а верхняя часть изготовляется из отрезка стальной трубы кольцевого сечения, причем нижняя часть представляет собой замкнутый на вершине полый конус, на внешней поверхности которого расположена винтовая лопасть, а верхняя часть имеет в торцевой зоне вальцованные внутрь участки, при помощи которых образуется сочленение (замок) с отливаемой нижней частью. Нижняя часть наконечника винтовой сваи может быть изготовлена методом литья по одноразовым газифицируемым (выжигаемым) моделям из полистиролового пенопласта. Пенопластовая литейная модель нижней части наконечника винтовой сваи может содержать стальной закладной элемент верхней части, формируя при остывании расплава литейного чугуна единую механически сочлененную композитную конструкцию.This task is achieved due to the fact that the tip of the screw piles is combined, consisting of two parts, rigidly articulated mechanically, the lower part being made of solid cast iron and the upper part made of a piece of steel pipe of circular cross section, the lower part being closed on the top is a hollow cone, on the outer surface of which a helical blade is located, and the upper part has in the end zone rolled in sections with which An articulation (lock) with a molded bottom is taken. The lower part of the tip of a screw pile can be made by casting on disposable gasified (burned out) models of polystyrene foam. A foam foundry model of the lower part of the tip of a screw pile may contain a steel embedded element of the upper part, forming a single mechanically articulated composite structure when the molten cast iron cools down.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение технологии изготовления винтовых свай, то есть возможность организации сборки на малых предприятиях, с низким уровнем технического оснащения, вплоть до индивидуального производства, ориентированного на разовую (частную) потребность, а также увеличение безаварийного срока эксплуатации свайно-винтового фундамента за счет изготовления винтового наконечника из устойчивого к коррозии материала (высокопрочного чугуна) и отсутствия сварных швов (локальных концентраторов напряжений) в области наиболее нагружаемого узла конструкции свайно-винтового фундамента.The technical result provided by the given set of features is the simplification of the technology of manufacturing screw piles, that is, the possibility of organizing assembly at small enterprises with a low level of technical equipment, up to individual production, oriented to a one-time (private) need, as well as increasing the trouble-free life of the pile - screw foundation due to the manufacture of a screw tip from a corrosion-resistant material (ductile iron) and the absence of welded joints s (local stress raisers) on most node of the loaded structure foundation pile-screw.

Заявленная полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:The claimed utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - предлагаемый наконечник винтовой сваи (общий вид);figure 1 - the proposed tip of the screw piles (General view);

на фиг.2 - сечение А-А фиг.1;figure 2 is a section aa of figure 1;

на фиг.3 - верхняя закладная часть наконечника винтовой сваи, изготовляемая из отрезка стальной трубы (общий вид);figure 3 - the upper embedded part of the tip of the screw piles made from a piece of steel pipe (General view);

на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3;figure 4 is a section bB of figure 3;

на фиг.5 - вид снизу, по стрелке В фиг.3;figure 5 is a bottom view, along arrow B of figure 3;

на фиг.6 - изометрическое изображение верхней закладной части наконечника винтовой сваи (общий вид).figure 6 is an isometric image of the upper embedded part of the tip of the screw piles (General view).

Наконечник винтовой сваи состоит из:The tip of a screw pile consists of:

- Нижней части 1, выполняемой цельнолитой из высокопрочного чугуна, представляющей собой замкнутый на вершине полый конус (в данном конкретном примере с высотой наружной части равной 190 мм., внутренней - 210 мм., с диаметром основания наружной части равной 108 мм., внутренней - 74 мм., с толщиной стенки основной части равной 12 мм., в области основания - 17 мм), на внешней поверхности которого расположена винтовая лопасть (в данном конкретном примере диаметром 300 мм., с шагом витков 110 мм., количеством оборотов равным 1,125 витков, с толщиной в месте контакта консоли с конусом равной 13 мм., у наружной кромки - 6 мм); расстояние от вершины конуса до начала лопасти, в данном конкретном примере составляет 50 мм.;- The lower part 1, made of cast iron of high strength cast iron, which is a hollow cone closed at the top (in this particular example, with the height of the outer part equal to 190 mm., Inner - 210 mm., With a base diameter of the outer part equal to 108 mm., Inner - 74 mm., With a wall thickness of the main part equal to 12 mm., In the base area - 17 mm), on the outer surface of which there is a screw blade (in this particular example, 300 mm in diameter, with a pitch of turns of 110 mm., The number of revolutions equal to 1.125 turns, with thickness at the contact point consoles with a cone equal to 13 mm., at the outer edge - 6 mm); the distance from the top of the cone to the beginning of the blade, in this particular example, is 50 mm .;

- Верхней части 2, представляющая собой закладной отрезок стальной трубы (в данном конкретном примере высотой равной 50 мм., наружным диаметром 108 мм., с толщиной стенки 5 мм);- The upper part 2, which is a mortgage section of a steel pipe (in this particular example, a height of 50 mm., An outer diameter of 108 mm., With a wall thickness of 5 mm);

- Вальцованных внутрь торцевых участков закладного отрезка стальной трубы 3, в данном конкретном примере изготовляемых посредством двенадцати симметричных пропилов в торце на глубину 15 мм., с последующей вальцовкой внутрь четырех симметричных (накрест лежащих) спаренных лепестков на угол 45°, с радиусом сгиба в 7,5 мм., при помощи которых образуется механическое сочленение с нижней (отливаемой из высокопрочного чугуна) частью наконечника винтовой сваи 1, формируя единую композитную конструкцию.- Rolled inside the end sections of the embedded segment of the steel pipe 3, in this particular example, made by twelve symmetrical cuts in the end to a depth of 15 mm., Followed by rolling inside four symmetric (lying crosswise) paired petals at an angle of 45 °, with a bend radius of 7 , 5 mm., With the help of which a mechanical joint is formed with the lower (cast from high-strength cast iron) part of the tip of the screw pile 1, forming a single composite structure.

При производстве одноразовой газифицируемой (выжигаемой) литейной модели нижней части наконечника винтовой сваи 1, в модельную пресс-форму (штамповочную оснастку) на определенную глубину (в данном конкретном примере равную 20 мм) предварительно вводится закладной элемент 2, представляющий собой отрезок стальной трубы, имеющий на своем торце вальцованные внутрь участки 3, при помощи которых он фиксируется в хвостовой части формуемой литейной пенопластовой модели.When producing a disposable gasified (burned out) casting model of the lower part of the tip of a screw pile 1, a mortgage element 2, which is a piece of steel pipe, is preliminarily introduced into the model mold (stamping tooling) to a certain depth (in this particular example, equal to 20 mm) at its end, sections 3 rolled inward, with the help of which it is fixed in the rear part of the molded foundry foam model.

Во время отливки нижней части наконечника винтовой сваи 1, при подаче расплава высокопрочного чугуна происходит замещение (выжигание) пенопласта и повторение металлом формы литейной модели, с одновременным формированием жесткого механического сочленения (замка) между остывшей отливкой 1 и стальным закладным элементом 2, посредством фиксации с вальцованными участками 3 и выступами на его торцевой части, образуя единую конструкцию заявляемого устройства.During the casting of the lower part of the tip of the screw pile 1, when a melt of high-strength cast iron is fed, the foam is replaced (burned out) and the mold repeats with the metal, with the simultaneous formation of a hard mechanical joint (lock) between the cooled casting 1 and the steel embedded element 2, by fixing with rolled sections 3 and protrusions on its end part, forming a single design of the claimed device.

Стыковка винтового наконечника со стволом сваи, представляющим собой стальную трубу кольцевого сечения со сквозными монтажными отверстиями в верхней части, необходимыми для передачи крутящего момента при завинчивании в грунт, выполняется посредством приварки к свободной торцевой части стального закладного элемента, выполняющего функцию переходника между разнородными (плохо свариваемыми) металлами чугунной отливки нижней части винтового наконечника и стальным стволом. После погружения (завинчивания) сваи на проектную отметку, ее ствол подрезается по установленному проектом уровню. При необходимости в полость сваи погружается арматура (стержневой каркас или стальная труба меньшего в сравнении со стволом диаметра), после чего производится заполнение полости мелкозернистым бетоном или цементно-песчаным раствором. Таким образом, исключается требование в тщательном контроле качества и технологии нанесения наружного защитного покрытия корпуса сваи, что особенно актуально для изделий используемых в малоэтажном домостроении, как правило, имеющих толщину стволовой части (стальной трубы) не более 4-5 мм. В подобном случае, даже при сквозном коррозионном поражении стального корпуса сваи, внутренний армобетонный стержень, изготовленный при монтаже во внутренней полости, может компенсировать утрачиваемую стальным стволом функцию по передаче статической осевой нагрузки от вышерасположенного сооружения на свайную лопасть, перераспределяющую напряжение по поверхности контакта с опорным слоем грунтового основания.The connection of the screw tip with the pile shaft, which is a steel pipe of annular cross-section with through mounting holes in the upper part, necessary for transmitting torque when screwing into the ground, is performed by welding to the free end part of the steel embedded element, which performs the function of an adapter between dissimilar (poorly welded ) metals of cast iron of the lower part of the screw tip and steel barrel. After immersion (screwing) of the pile to the design level, its trunk is cut to the level established by the project. If necessary, reinforcement is immersed in the cavity of the pile (the core frame or a steel pipe of a smaller diameter compared to the trunk), after which the cavity is filled with fine-grained concrete or cement-sand mortar. Thus, the requirement of careful quality control and the technology of applying the outer protective coating of the pile body is excluded, which is especially important for products used in low-rise housing construction, as a rule, having a trunk part (steel pipe) thickness of not more than 4-5 mm. In such a case, even with through corrosion damage to the steel pile body, the inner reinforced concrete rod, made during installation in the internal cavity, can compensate for the function lost by the steel shaft to transfer the static axial load from the upstream structure to the pile blade, which redistributes the stress over the contact surface with the support layer soil foundation.

Автором данной полезной модели были рассчитаны и созданы ее опытные образцы, которые были успешно испытаны крутящим моментом в 7 кН*м, что превышает максимально возможную нагрузку при погружении винтовых свай, применяемых в малоэтажном домостроении. Пробные литейные модели производились посредством склейки деталей, вырезанных из кусков полистиролового пенопласта. Положительные результаты заявляемого технического решения подтвердили работоспособность данного устройства и возможность его широкого практического применения (организации серийного производства) в будущем.The author of this utility model calculated and created its prototypes, which were successfully tested with a torque of 7 kN * m, which exceeds the maximum possible load when sinking screw piles used in low-rise housing construction. Trial foundry models were made by gluing parts cut from pieces of polystyrene foam. Positive results of the proposed technical solution confirmed the operability of this device and the possibility of its wide practical application (organization of mass production) in the future.

Claims

1. The tip of a screw pile, characterized in that it is performed combined, consisting of two parts rigidly articulated mechanically, the lower part being made of solid cast iron and the upper part being made of a piece of steel pipe of circular cross section, the lower part being closed on the top is a hollow cone, on the outer surface of which a helical blade is located, and the upper part has in the end zone areas that are rolled inward, with the help of which an articulation is formed nie (lock) with a cast bottom.

2. The tip of the screw piles according to claim 1, characterized in that its lower part is made by casting on disposable gasified (burned out) models of polystyrene foam.

3. The tip of a screw pile according to claim 1, characterized in that the foam molding model of its lower part contains a steel embedded element of the upper part, forming a single mechanically articulated composite structure when the molten iron is cooled.