RU2725348C2 - Multiblade screw pile (versions) - Google Patents

Multiblade screw pile (versions) 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
Russian (ru)
Other versions
RU2018130325A (en
RU2018130325A3 (en
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/en
Publication of RU2018130325A publication Critical patent/RU2018130325A/en
Publication of RU2018130325A3 publication Critical patent/RU2018130325A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725348C2 publication Critical patent/RU2725348C2/en

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

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to multi-bladed screw piles intended for arrangement of foundations of various buildings and structures. Proposed multi-bladed screw pile intended for operation in thawed soils and permafrost soils consists of barrel 1 with head 2, one or more extension rods 3 connected with barrel 1 and head 2, screw blades 4 and fasteners. Pile shaft 1 ends with conical tip 5 made cut at angle of 45° to horizontal plane. For the version of thawed soils, screw blades 4 are selected of the same size, at that the diameter of the blades is determined from 1.5D to 3D, where D is the diameter of shaft 1 of the pile. Minimum length of pile depends on length of its screw part and layer of seasonal freezing/thawing and is selected as multiple of 0.5 meters. Extension rods 3 are intended for extension of length of screw pile depending on required depth of installation. Pile of proposed design provides specified optimum value of its bearing capacity for thawed and permafrost soils, which is calculated by special author technique, based on identification and determination of key and significant design parameters (length of pile, number of blades, diameter of shaft, diameter of blades, blades deflection, ratio of diameter of shaft and diameter of blade, ratio of blade diameter and distance between blades, ratio of sizes of blades) and their interdependencies, which also make it possible to additionally calculate ultimate bearing capacity of screw pile, which limits overall bearing capacity.EFFECT: disclosed multiblade screw pile, submersible by the drill-drop method, ensures reduction of overall financial costs, increase in labor costs of construction workers, as well as reduction of construction duration due to "universality" and reduction of "wet" processes.11 cl, 1 dwg

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.The invention relates to multi-blade screw piles intended for the construction of foundations of various buildings and structures: under the supports of high-voltage overhead power transmission lines, antenna mast structures, open distribution devices of communication lines, supports for cellular communications, cranes, supports for bridges, overpasses, pipelines, mainly in melt , with seasonal freezing of permafrost soils, as well as in conditions of waterlogged and marshy terrain and in floodplains, that is, piles are applicable for all types of non-rocky soils (dispersed, frozen and technogenic), except for rocky soils and soils with the inclusion of boulders.

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].Known screw pile, including the shaft of the pile and cast steel, heat-treated (annealed) conical tip containing a hollow cylindrical and conical sections, with a cone forming in the form of a straight line, as well as a helical blade entering the conical section within 2 / 3-3 / 4 turns of a screw blade, characterized in that the cross section of the screw blade has a trapezoidal profile shape that expands in thickness from the periphery to the base of the screw blade, while the angle of expansion of the cross section of the screw blade α 2 depending on the ratio of the barrel diameter D c and the diameter of the screw blade D l is (3-12) °, and the width of the helical blade B 2 is 0.5 (D l -D s ) [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.This well-known screw pile is not distinguished by the versatility of its functional purpose, since it cannot provide reliable operation in soils of various types, for example, in thawed and simultaneously permafrost soils (one screw blade, a tip with hollow cylindrical and conical sections), and also in it identified and not identified important parameters used to calculate the ultimate bearing capacity of piles, which limits the total bearing capacity.

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].The closest technical solution with respect to the proposed one is a multi-blade screw pile (options), consisting of a shaft of at least one extension rod connected to the shaft and the head, screw blades and fasteners [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.Among the main disadvantages of this technical solution, it is worth noting a rather long construction period for objects with such piles, because of the need to carry out complex engineering surveys of the soil foundation of the foundation of the structure to achieve uniform pressure distribution under the screw-pile foundation, it is also difficult to determine the optimal bearing capacity of piles for various types of soils (for example, for piles in thawed soils and for piles in permafrost soils), since the key and significant parameters for performing such a calculation are unclear.

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:The applicant set himself the specific task of developing a multi-blade screw pile, characterized by low overall financial costs for its construction, high productivity in terms of labor costs of workers and equipment used, reduction of construction time, including due to the universality of the installation method and reduction of “wet” processes. This positive technical result was achieved due to a new set of essential structural features of a multi-blade screw pile (options) presented in the following claims made according to the present invention: "a multi-blade screw pile designed to work in thawed soils consists of a shaft, one or more extension rods connected to the barrel and the tip of at least one screw blade and fasteners; the conical tip of the trunk is made cut at an angle of 45 ° to the horizontal plane, the blades are selected of the same size, and the diameter of the blades is determined from 1.5D to 3D, where D is the diameter of the pile shaft, the minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the seasonal freezing layer / thawing and is selected as a multiple of 0.5 meters, while the bearing capacity F d (t) of a screw pile in thawed soils with a blade diameter d and a length L working on a compressive or pulling load is determined by the formula:
Figure 00000001
, where γ с is the coefficient of pile working conditions, depending on the type of load acting on the pile and soil conditions:

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:F d0 is the bearing capacity of the blade, tf, F dƒ is the bearing capacity of the barrel, tf, the bearing capacity of a screw pile blade is determined by the formula: F d0 = (α 1 c 1 + α 1 γ 1 h 1 ) A, where α 1 , α 2 - dimensionless coefficients taken depending on the calculated value of the angle of internal friction of the soil in the working area ϕ 1 (the working area is understood as the adjacent layer of soil with a thickness of d), c 1 is the calculated value of the specific soil adhesion in the working area, t / m 2 , γ 1 - the average calculated value of the specific gravity of soils lying above the pile blade, t / m 3 , h 1 - the depth of the pile blade from the natural topography, and when planning the territory by cutting - from the planning level, m, A - projection of the area blades, m 2 , counting according to the outer diameter, when the screw pile is working on a compressive load, and the projection of the working area of the blade, i.e. after deduction of the cross-sectional area of the trunk, during the operation of a screw pile on a pulling load,
Figure 00000002
- the formula for projecting the area of the first blade for compression;
Figure 00000003
- the projection of the blades for calculation of pulling, as well as the remaining blades for compression, the bearing capacity of the shaft of a screw pile is determined by the formula:
Figure 00000004
where u is the perimeter of the cross section of the pile shaft, m, ƒ i is the calculated soil resistance on the lateral surface of the shaft of the screw pile, tf / m 2 (average value for all layers within the depth of pile immersion), h is the length of the pile shaft, immersed into the ground, m, d — diameter of the pile blade, m, u = π⋅d — formula of the perimeter of the cross section of the pile shaft; the extension rod is connected to the barrel by means of a sleeve made in the form of a cylinder; extension rods are selected in lengths of 3 and 6 meters; the coupling is fixed to the barrel by welding to an extension rod and by bolts with nuts; the immersion depth of the coupling is at least 2 meters; for thawed soils, the diameter D of the pile shaft is selected in the range from 89 mm to 426 mm; the number of blades of the same size is selected from 1 to 5; the distance between the turns of the blades (stamps) with blade diameters from 400 mm to 1000 mm and above is determined in the range from 75 mm to 225 mm; a multi-blade screw pile designed to work in permafrost soils consists of a shaft, one or more extension rods connected to the barrel and the tip of at least one screw blade and fasteners; the conical tip of the trunk is made cut at an angle of 45 ° to the horizontal plane, with the number of blades two or more, each subsequent blade located above the previous one is made of a larger diameter, the minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the layer of seasonal freezing / thawing and is selected as a multiple of 0 , 5 meters, the key and significant parameters for the design bearing capacity of the pile F d, du (t) are selected the length of the pile, the number of blades, the diameter of the trunk, the diameter of the blades, the extension of the blades so that the bearing capacity of a screw pile with a diameter of blades d n and length L in permafrost soils operating under compressive or pulling load, it is determined in the following expression:

Figure 00000005
, где
Figure 00000005
where

Fd,du - несущая способность сваи (т), γс - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9,F d, du - bearing capacity of the pile (t), γ s - coefficient of working conditions of the pile, equal to 0.9,

γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8γ t - temperature coefficient, taken equal to 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:R i is the calculated resistance of frozen soil under the blade corresponding to the i-th layer of the soil base in which the i-th blade is located, t / m 2 , R a ƒ , i is the calculated resistance of frozen soil to shear along the freezing surface of the pile material, corresponding to i the ith layer of the soil base, excluding the screw part, t / m 2 , A i is the projection area of the i-th blade, m 2 , A a ƒ , i is the shear surface area of the pile body material corresponding to the i-th layer of the soil base , m 2 , and the projection of the working area of the blade is determined by the formula:

Figure 00000006
- первая лопасть при сжатии;
Figure 00000006
- the first blade in compression;

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 00000007
- the first blade when pulling and the remaining blades during compression and pulling, where D hi is the diameter of the pile blade, m, d is the diameter of the pile shaft, m, t w is the thickness of the pile wall, m, and the surface area of the shear along the ground is determined by the formula :

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

где h a ƒ ,i - длина ствола сваи, считая от верхней лопасти, м;where h a ƒ , i is the length of the pile shaft, counting from the upper blade, m;

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».the distance between the turns of the blades (stamps) with blade diameters from 89 mm to 426 mm is determined in the range from 75 mm to 150 mm, and with a diameter D of the pile shaft in the range from 89 mm to 426 mm, the size of the blades is selected in the range from 120 mm to 690 mm, respectively. "

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 в общем виде представлена схема многолопастной винтовой сваи, выполненной согласно настоящему изобретению.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a general view of a schematic of a multi-blade screw pile made in accordance with the present invention.

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.The inventive multi-blade screw pile, designed to work in thawed soils and permafrost soils, consists of a trunk (shaft) 1 with a head 2, one or more extension rods 3 connected to the shaft 1 and head 2, screw blades 4 and fasteners. The trunk 1 of the pile ends with a conical tip 5, made cut at an angle of 45 ° to the horizontal plane. For the option of thawed soils, screw blades 4 are selected of the same size, and the diameter of the blades is determined from 1.5D to 3D, where D is the diameter of the trunk 1 pile. For thawed soils, the diameter D of the trunk of 1 pile is selected in the range from 89 mm to 426 mm.

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).The minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the layer of seasonal freezing / thawing and is selected as a multiple of 0.5 meters. Extension rods 3 are identical in section geometry and material properties to the shafts 1 of a screw pile and are designed to increase the length of a screw pile depending on the required installation depth. Extension rods 3 consist of the extension section itself and the connector 6 welded to it, which is fixed to the extension section using fasteners (bolt and nut or stud and nut) 7. The immersion depth of the connector 6 is at least 2 meters. Also on the extension rod 3, it is possible to weld one or more steel screw blades 4. Extension rods 3 are selected with a length of 3 and 6 meters. The number of screw blades 4 of the same size is selected from 1 to 5, the distance between the turns of the screw blades (dies) with the diameters of the screw blades from 400 mm to 1000 mm and higher is determined in the range from 75 mm to 225 mm (version of the screw pile in melt soil).

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.A multi-blade screw pile designed for work in permafrost soils also consists of a trunk (shaft) 1 with a head 2, one or more extension rods 3 connected to the shaft 1 and head 2, screw blades 4 and fasteners. The trunk 1 of the pile ends with a conical tip 5, made cut at an angle of 45 ° to the horizontal plane. When the number of blades is two or more, each subsequent blade located above the previous one is made with a larger diameter, the minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the layer of seasonal freezing / thawing and is selected in multiples of 0.5 meters.

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.For permafrost soils, the distance between the turns of the blades (stamps) with blade diameters from 89 mm to 426 mm is determined in the range from 75 mm to 150 mm, and the size of the blades is selected in the range from 120 mm to 690 mm, respectively.

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.The difference between a screw pile for permafrost and a pile for thawed soils is that the size of the screw blades of the second pile is the same, and that of the pile for permafrost there are always screw blades of variable diameter, increasing from the lower screw blade to the upper screw blade.

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.The multi-blade screw pile of the proposed design provides a predetermined optimal value of its bearing capacity for thawed and permafrost soils, which is calculated according to a special author’s technique based on the identification and determination of key and significant design parameters (pile length, number of blades, shaft diameter, blade diameter, blade extension , the ratio of the diameter of the barrel and the diameter of the blade, the ratio of the diameter of the blade and the distance between the blades, the ratio of the sizes of the blades,) and their interdependencies among themselves, which also allow us to additionally calculate the ultimate bearing capacity of a screw pile, which limits the total bearing capacity.

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.The bearing capacity F d (t) of a screw pile in thawed soils with a blade diameter d and a length L working for a compressive or pulling load is determined by the following formula: F d = γ c (F d0 + F dƒ ), where γ c is the coefficient of conditions pile operation, depending on the type of load acting on the pile and soil conditions: F d0 - bearing capacity of the blade, tf, F dƒ - bearing capacity of the trunk, tf, bearing capacity of the screw pile pile is determined by the formula: F d0 = (α 1 c 1 + α 1 γ 1 h 1 ) A, where α 1 , α 2 are dimensionless coefficients taken depending on the calculated value of the angle of internal friction of the soil in the working area ϕ 1 (the working area is understood as the adjacent to the blade layer of soil with a thickness equal to d ), c 1 is the calculated value of the specific adhesion of the soil in the working area, t / m 2 , γ 1 is the average calculated value of the specific gravity of the soils lying above the pile blade, t / m 3 , h 1 is the depth of the pile blade from the natural topography, and when planning the territory by cutting - from the level I, m, A, is the projection of the area of the blade, m 2 , counting according to the outer diameter, when the screw pile is working on a compressive load, and the projection of the working area of the blade, i.e. after deduction of the cross-sectional area of the trunk, during the operation of a screw pile on a pulling load,
Figure 00000009
- the formula for projecting the area of the first blade for compression;
Figure 00000010
- the projection of the blades for calculation of pulling, as well as the remaining blades for compression, the bearing capacity of the shaft of a screw pile is determined by the formula:
Figure 00000011
where u is the perimeter of the cross section of the pile shaft, m, ƒ i is the calculated soil resistance on the lateral surface of the shaft of the screw pile, tf / m 2 (average value for all layers within the depth of pile immersion), h is the length of the pile shaft, immersed into the ground, m, d is the diameter of the pile blade, m, u = π⋅d is the formula for the perimeter of the cross section of the pile shaft.

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:An example of determining the bearing capacity of a screw pile for compression in melt soil. The blade of a screw pile lies in the soil, determined according to the project for surveying the characteristics of the soil. The compressive strength of a screw pile blade is:

Figure 00000012
Figure 00000012

Несущая способность ствола винтовой сваи считается от верхней лопасти и в данном случае равна (торф не учитывается):The bearing capacity of the shaft of the screw pile is considered from the upper blade and in this case is equal (peat is not taken into account):

Figure 00000013
Figure 00000013

Общая несущая способность сваи:The total bearing capacity of piles:

Figure 00000014
Figure 00000014

Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициентов:

Figure 00000015
The maximum allowable vertical compressive load on the pile, taking into account the coefficients:
Figure 00000015

Определение несущей способности винтовой сваи на выдергивание.Determination of the bearing capacity of a screw pile for pulling.

Лопасть винтовой сваи залегает в грунте, определенном по проекту изысканий характеристик грунта. Несущая способность лопасти винтовой сваи на выдергивание равна:The blade of a screw pile lies in the soil, determined according to the project for surveying the characteristics of the soil. The bearing capacity of the blades of a screw pile for pulling is equal to:

Figure 00000016
Figure 00000016

Несущая способность ствола винтовой сваи считается от верхней лопасти и в данном случае равна (торф не учитывается):The bearing capacity of the shaft of the screw pile is considered from the upper blade and in this case is equal (peat is not taken into account):

Figure 00000017
Figure 00000017

Общая несущая способность сваи:The total bearing capacity of piles:

Figure 00000018
Figure 00000018

Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициентов:

Figure 00000019
The maximum allowable vertical compressive load on the pile, taking into account the coefficients:
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.Conclusion: screw piles in these engineering-geological conditions, according to the calculation, are able to withstand a compressive load of up to 27.48 tf, pulling up to 19.52 tf., That is, the obtained values satisfy the requirements of loads, for example, on the foundation. Similarly, the calculation is made on the brand (complete set) of screw piles in thawed soils intended for other objects.

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:For a screw pile in permafrost soils, the key length and significant parameters for the design bearing capacity of the pile F d, du (t) are the pile length, the number of blades, the diameter of the trunk, the diameter of the blades, the extension of the blades so that the bearing capacity of the screw pile with the diameter of the blades d n and length L in permafrost soils, working for compressive or pulling load, is determined in the following expression:

Figure 00000020
, где
Figure 00000020
where

Fd,du - несущая способность сваи (т), γс - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9F d, du - bearing capacity of the pile (t), γ s - coefficient of working conditions of the pile, equal to 0.9

γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8γ t - temperature coefficient, taken equal to 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:R i is the calculated resistance of frozen soil under the blade corresponding to the i-th layer of the soil base in which the i-th blade is located, t / m 2 , R a ƒ , i is the calculated resistance of frozen soil to shear along the freezing surface of the pile material, corresponding to i the ith layer of the soil base, excluding the screw part, t / m 2 , A i is the projection area of the i-th blade, m 2 , A a ƒ , i is the shear surface area of the pile body material corresponding to the i-th layer of the soil base , m 2 , and the projection of the working area of the blade is determined by the formula:

Figure 00000021
- первая лопасть при сжатии
Figure 00000021
- the first blade in compression

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 00000022
- the first blade when pulling and the remaining blades during compression and pulling, where D hi is the diameter of the pile blade, m, d is the diameter of the pile shaft, m, t w is the thickness of the pile wall, m, and the surface area of the shear along the ground is determined by the formula :

Figure 00000023
Figure 00000023

где h a ƒ ,i - длина ствола сваи, считая от верхней лопасти, м, Dh - диаметр верхней лопасти сваи, м.where h a ƒ , i is the length of the pile shaft, counting from the upper blade, m, D h is the diameter of the upper blade blade, m.

Примеры определения несущей способности винтовой сваи в вечномерзлых грунтах.Examples of determining the bearing capacity of a screw pile in permafrost soils.

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.Pile loads are equal to:
Figure 00000024
- estimated vertical compressive strength;
Figure 00000025
- estimated vertical pulling force. According to the engineering-geological section, all the blades of a screw pile will work in the loam with frozen, non-porous, non-saline. The depth of the seasonally frozen layer is 2.5 m. At a soil temperature of t = -1 ° C and an immersion depth taken by interpolation: R 1 = 93.2 t / m 2 ; R 2 = 90.4 t / m 2 ; R 3 = 87.8 t / m 2 ; R a ƒ = 10 t / m 2 .

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).1. The compressive strength of a screw pile is: F d = 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 t (taking into account the calculated pressures on frozen unpopulated soils R under the blade and the calculated resistances of frozen unpopulated soils and soil solutions).

Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициента надежности по назначению (ответственности) сооружения равна:

Figure 00000026
Figure 00000027
The maximum allowable vertical compressive load on the pile, taking into account the reliability coefficient for the purpose (responsibility) of the structure is:
Figure 00000026
Figure 00000027

2. Несущая способность лопастей винтовой сваи на выдергивание равна:2. The bearing capacity of the blades of a screw pile for pulling is equal to:

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).F du = 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 t (taking into account the calculated pressures on frozen unpopulated soils R under the blade and the calculated resistances of frozen unpopulated soils and soil solutions).

Максимально допустимая вертикальная сжимающая нагрузка на сваю с учетом коэффициента надежности по назначению (ответственности) сооружения равна:

Figure 00000028
Figure 00000029
The maximum allowable vertical compressive load on the pile, taking into account the reliability coefficient for the purpose (responsibility) of the structure is:
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.Conclusion: screw piles in these engineering-geological conditions, according to the calculation, are able to withstand a compressive load of up to 42.3 tons and up to 41.6 tons when working with pulling loads, that is, the obtained values satisfy the requirements of loads, for example, foundation. Similarly, the calculation is made on the brand (complete set) of screw piles in permafrost soils intended for other objects.

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.The proposed multi-blade screw pile, immersed by the drilling method, provides a reduction in total financial costs of about 1.72 times, an increase in productivity in labor costs of construction workers by 4.3 times and in costs of drivers and machinery by 2.9 times, as well as a reduction in duration construction, including due to "universality" and reduction of the so-called "wet" processes.

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.Piling is carried out by special hydraulic motors that can be installed on any construction equipment equipped with a hydraulic drive, which allows to optimize the choice of transport and take into account the conditions of work (constraint, difficulty of access). Almost a pile has no alternative in its application: it can be operated in cramped conditions, at hazardous facilities, for the reconstruction of various structures and in soft soils.

К экономическим преимуществам можно отнести приемлемый уровень логистики, скорость развертывания и монтажа, повторное использование, минимум персонала и техники, отсутствие работ с грунтом и бетоном.The economic advantages include an acceptable level of logistics, speed of deployment and installation, reuse, a minimum of personnel and equipment, lack of work with soil and concrete.

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.).One of the main technical advantages relates to a rational approach to determining the bearing capacity, as well as the optimal ratio of torque and bearing capacity of the pile due to the new methodology for calculating the bearing capacity, which contains key and significant, and therefore accurate parameters, allowing to determine the ultimate value of the bearing ability to provide constant monitoring of the parameters on which reliable operation of the pile during long-term operation depends (torque and bending moments, maximum compressive and pulling loads, strength characteristics, etc.).

Область применения: эстакады и мосты, воздушные линии электропередачи, промышленное и гражданское строительство, временные сооружения и строительные городки, реконструкция существующих объектов.Scope: flyovers and bridges, overhead power lines, industrial and civil construction, temporary structures and construction camps, reconstruction of existing facilities.

Источники информации:Sources of information:

[1]. Описание полезной модели № 110763 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 30.05.2011, опубликовано 27.11.2011 Бюл № 33.[1]. Description of the utility model No. 110763 "Screw pile", E02D 5/56, announced May 30, 2011, published November 27, 2011 Bull No. 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.[2]. Description of the invention to patent No. 2537463 "Method for constructing a pile screw-blade foundation of a structure and its device", E02D 5/56, E02D 27/12, claimed September 24, 2013, published on January 10, 2015 Bull No. 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.[3]. Description of the invention to patent No. 2288325 "Screw pile", E02D 5/56, E02D 27/12, claimed September 24, 2013, published on January 10, 2015 Bull No. 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.[4]. Description of the invention to patent No. 2304664 "Screw pile", E02D 5/56, E02D 27/12, claimed September 24, 2013, published January 10, 2015 Bull No. 1.

[5]. Европейский патент № WO 2005040505 А2, E02D 5/56, E02D 27/12, опубликован 06.05.2005.[five]. European Patent No. WO 2005040505 A2, E02D 5/56, E02D 27/12, published 06.05.2005.

[6]. Патент Китая № CN 1851152 А, E02D 5/56, E02D 27/12, опубликован 25.10.2006.[6]. China Patent No. CN 1851152 A, E02D 5/56, E02D 27/12, published October 25, 2006.

[7]. Описание полезной модели № 93412 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 16.11.2009, опубликовано 27.04.2010 Бюл № 12.[7]. Description of the utility model No. 93412 "Screw pile", E02D 5/56, announced November 16, 2009, published April 27, 2010 Bull No. 12.

[8]. Описание полезной модели № 114693 «Винтовая свая», E02D 5/56, заявлено 24.11.2011, опубликовано 10.04.2012 Бюл № 10.[8]. Description of the utility model No. 114693 "Screw pile", E02D 5/56, announced on 11.24.2011, published on 04.10.2012 Bull No. 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:1. A multi-blade screw pile designed to work in thawed soils, consisting of a shaft, one or more extension rods connected to the barrel and the head, screw blades and fasteners, characterized in that the blades are selected of the same size and are located along the entire length of the barrel without restrictions from the tip to the tip, the minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the layer of seasonal freezing / thawing, while the bearing capacity F d (t) of the screw pile in thawed soils with a blade diameter d and a length L working for compressive or pulling load , is determined by the formula: F d = γ c (F d0 + F dƒ ), where γ s is the coefficient of pile working conditions, depending on the type of load acting on the pile and soil conditions: 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.F d0 is the bearing capacity of the blade, tf, F dƒ is the bearing capacity of the barrel, tf, the bearing capacity of a screw pile blade is determined by the formula: F d0 = (α 1 c 1 + α 1 γ 1 h 1 ) A, where α 1 , α 2 - dimensionless coefficients taken depending on the calculated value of the angle of internal friction of the soil in the working area ϕ 1 (the working area is understood as the adjacent layer of soil with a thickness of d), c 1 is the calculated value of the specific soil adhesion in the working area, t / m 2 , γ 1 - the average calculated value of the specific gravity of soils lying above the pile blade, t / m 3 , h 1 - the depth of the pile blade from the natural topography, and when planning the territory by cutting - from the planning level, m, A - projection of the area blades, m 2 , counting according to the outer diameter, when the screw pile is working on a compressive load, and the projection of the working area of the blade, i.e. after deduction of the cross-sectional area of the trunk, during the operation of a screw pile on a pulling load,
Figure 00000030
- the formula for projecting the area of the first blade for compression;
Figure 00000031
- the projection of the blades for calculation of pulling out, as well as the other blades for compression, the bearing capacity of the shaft of a screw pile is determined by the formula: F dƒ = uƒ i (hd), where u is the perimeter of the cross section of the pile shaft, m, ƒ i is the calculated resistance soil on the lateral surface of the shaft of the screw pile, tf / m 2 (average value for all layers within the depth of the pile), h is the length of the shaft of the pile immersed in the soil, m, d is the diameter of the pile blade, m, u = π⋅ d is the formula for the perimeter of the cross section of the pile shaft. 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.2. A pile according to claim 1, characterized in that the diameter of the blades is determined from 1.5D to 3D, where D is the diameter of the pile shaft and is selected in multiples of 0.5 meters. 3. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что удлинительный стержень соединяется со стволом посредством муфты, выполненной в форме цилиндра.3. A pile according to claim 1, characterized in that the extension rod is connected to the barrel by means of a sleeve made in the form of a cylinder. 4. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что удлинительные стержни выбираются длиной 3 и 6 метров.4. A pile according to claim 1, characterized in that the extension rods are selected in lengths of 3 and 6 meters. 5. Свая по п. 3, отличающаяся тем, что соединительная муфта закреплена на стволе посредством приварки к удлинительному стержню и посредством болтов с гайками.5. Pile according to claim 3, characterized in that the coupling is fixed to the barrel by welding to an extension rod and by means of bolts with nuts. 6. Свая по п. 3, отличающаяся тем, что глубина погружения соединительной муфты составляет не менее 2 метров.6. Pile according to claim 3, characterized in that the immersion depth of the coupling is at least 2 meters. 7. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что для талых грунтов диаметр D ствола сваи выбирается в пределах от 89 мм до 426 мм.7. A pile according to claim 1, characterized in that for thawed soils, the diameter D of the pile shaft is selected in the range from 89 mm to 426 mm. 8. Свая по п. 1, отличающаяся тем, что количество лопастей одного размера выбирается от 1 до 5.8. A pile according to claim 1, characterized in that the number of blades of the same size is selected from 1 to 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.9. A pile according to claim 1, characterized in that the distance between the turns of the blades (dies) with blade diameters from 400 mm to 1000 mm and higher is determined in the range from 75 mm to 225 mm. 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:10. A multi-blade screw pile designed to work in permafrost soils, consisting of a shaft, one or more extension rods connected to the barrel and head of at least one screw blade and fasteners, characterized in that when the number of blades is two or more each subsequent blade located above the previous one is made of a larger diameter, the minimum length of the pile depends on the length of its screw part and the layer of seasonal freezing / thawing, key and significant parameters for the design bearing capacity of the pile F d, du (t) are selected the length of the pile, the number of blades , the diameter of the trunk, the diameter of the blades, the extension of the blades in such a way that the bearing capacity of a screw pile with the diameter of the blades d n and the length L in permafrost soils, operating on a compressive or pulling load, is determined in the following expression: Fd,du=γc⋅γt⋅(∑i=1Ri⋅Ai+∑i=1R a ƒ,i⋅А а ƒ,i), гдеF d, du = γ c ⋅γ t ⋅ (∑ i = 1 R i ⋅A i + ∑ i = 1 R a ƒ, i ⋅А а ƒ, i ), where Fd,du - несущая способность сваи (т), γc - коэффициент условий работы сваи, равный 0,9,F d, du - bearing capacity of the pile (t), γ c - coefficient of working conditions of the pile, equal to 0.9, γt - температурный коэффициент, принимается равным 0,8,γ t - temperature coefficient, taken equal to 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:R i is the calculated resistance of frozen soil under the blade corresponding to the i-th layer of the soil base in which the i-th blade is located, t / m 2 , R a ƒ, i is the calculated resistance of frozen soil to shear along the freezing surface of the pile material, corresponding to i the ith layer of the soil base, excluding the screw part, t / m 2 , A i is the projection area of the i-th blade, m 2 , A a ƒ, i is the shear surface area of the pile body material corresponding to the i-th layer of the soil base , m 2 , and the projection of the working area of the blade is determined by the formula:
Figure 00000032
- первая лопасть при сжатии;
Figure 00000032
- the first blade in compression;
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:
Figure 00000033
- the first blade when pulling and the remaining blades during compression and pulling, where D hi is the diameter of the pile blade, m, d is the diameter of the pile shaft, m, t w is the thickness of the pile wall, m, and the surface area of the shear along the ground is determined by the formula : 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.A a ƒ, i = π⋅d⋅ (h a ƒ, i -D h ), where h a ƒ, i is the length of the pile shaft, counting from the upper blade, m, D hi is the diameter of the upper blade blade, m. 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.11. The pile according to claim 10, characterized in that the distance between the turns of the blades (dies) with blade diameters from 89 mm to 426 mm is determined in the range from 75 mm to 150 mm, and with a diameter D of the pile shaft in the range from 89 mm to 426 mm blade size is selected in the range from 120 mm to 690 mm, respectively.
RU2018130325A 2018-08-21 2018-08-21 Multiblade screw pile (versions) RU2725348C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130325A RU2725348C2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Multiblade screw pile (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130325A RU2725348C2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Multiblade screw pile (versions)

Publications (3)

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

Family

ID=69631210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130325A RU2725348C2 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Multiblade screw pile (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725348C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750482C1 (en) * 2020-12-02 2021-06-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Lighting support
RU2816722C1 (en) * 2023-09-02 2024-04-03 Юрий Павлович Стриганов Multi-blade screw pile

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325135A1 (en) * 1986-03-24 1987-07-23 Брестский инженерно-строительный институт Method of setting a helical pile into soil
RU12419U1 (en) * 1999-06-16 2000-01-10 Саратовский государственный технический университет SCREW ANCHOR
RU2537463C1 (en) * 2013-09-24 2015-01-10 Евгений Николаевич Хрусталёв Construction method of pile screw-blade foundation of structure, and its arrangement
RU164014U1 (en) * 2016-03-10 2016-08-20 Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович SCREW PILES
RU2597420C1 (en) * 2015-05-25 2016-09-10 Константин Львович Горячев Composite screw pile, device and method of screwing composite screw pile

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1325135A1 (en) * 1986-03-24 1987-07-23 Брестский инженерно-строительный институт Method of setting a helical pile into soil
RU12419U1 (en) * 1999-06-16 2000-01-10 Саратовский государственный технический университет SCREW ANCHOR
RU2537463C1 (en) * 2013-09-24 2015-01-10 Евгений Николаевич Хрусталёв Construction method of pile screw-blade foundation of structure, and its arrangement
RU2597420C1 (en) * 2015-05-25 2016-09-10 Константин Львович Горячев Composite screw pile, device and method of screwing composite screw pile
RU164014U1 (en) * 2016-03-10 2016-08-20 Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович SCREW PILES

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 (en) * 2020-12-02 2021-06-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Lighting support
RU2816722C1 (en) * 2023-09-02 2024-04-03 Юрий Павлович Стриганов Multi-blade screw pile

Also Published As

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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113445498A (en) Construction process of karst hole pile foundation in complex geology
CN104047542B (en) Embedding rock taper pile impacts drilling pipe hammer system and embedding rock taper pile impacts construction method
US20160340851A1 (en) Method for installing metal piles in permafrost soil
CN104863108B (en) A kind of ground-connecting-wall soil lateral pressure box embedded device
CN105421445A (en) Construction method for non-prestressed centrifugal high-strength concrete pile planted pile
RU114692U1 (en) SCREW PILES
US20140030029A1 (en) Tapered Pipe System and Method for Foundation Support
RU2725348C2 (en) Multiblade screw pile (versions)
CN113089659B (en) Rotary excavating hole-forming cast-in-place screw pile construction method for permafrost region
CN209891202U (en) Anti-floating anchor rod
CN217378870U (en) Major diameter prestressed steel pipe concrete friction pile
CN115717397A (en) Larsen steel sheet pile and prestressed anchor cable combined supporting construction method
CN202157321U (en) Screwing-in type large bearing steel pipe pile
CN103790190B (en) Precast hollow squeezes into pile foundation remedial Consolidation method
CN114000534A (en) Spiral anchor foundation structure of transmission line tower of Gobi gravel soil foundation
Cerato et al. Effects of helical anchor geometry on long-term performance of small wind tower foundations subject to dynamic loads
CN208088282U (en) Prestressing force shaped steel support pile
CN202626979U (en) High-pressure rotary jet grouting stiffening pile construction equipment with rib drilling method
CN111455980B (en) Prefabricated anti-floating pile structure suitable for underground engineering and construction method
RU164014U1 (en) SCREW PILES
CN204570675U (en) A kind of novel artificial hole digging pile
CN117127593A (en) Construction method for double-motor sleeve spiral drilling pressure grouting secant pile
CN217870442U (en) Rotary drilling type steel pipe pile
CN109914454B (en) Method for constructing tubular pile and open caisson in combined manner
CN113026688B (en) System for expanding piles to form wall by using foundation rocks at bottom of concrete guide wall foundation