История

ВИНТ МИТЧЕЛЛА


Инженер-строитель ирландского происхождения Александр Митчелл представил свое изобретение, а именно винтовую конструкцию в 1833 году. С использованием инновационной технологии были построены маяки в устье Темзы (1838 г) и Ланкашире (1840 г) и еще более 150 сооружений подобного типа. Якорный винт принес автору весьма солидное денежное вознаграждение.

изобретатель винтового якоря

Признание Митчеллу пришло не сразу, а лишь спустя 10 лет после нескольких реализованных проектов. В 1848 году простой каменщик продемонстрировал принцип устройства и действия якорного винта перед членами комиссии из Общества гражданских инженеров. Он смог доказать прочность и надежность конструкции. Митчелл привел расчеты, из которых было ясно, что для выдергивания ввинченной сваи понадобится сила равная массе грунта, обращенной в конус. Изобретатель предложил использовать технологию для строительства различных сооружений в обводненных зонах и на проблемных грунтах, включая британские мысы, изобилующие зыбучими песчаными отмелями.

Присутствующие по достоинству оценили представленную конструкцию. Александр Митчелл был избран почетным членом Общества инженеров-строителей и награжден золотой медалью Телфорда. Этот человек заслуживал отдельного уважения и восхищения тем, что он был абсолютно слеп. Вследствие прогрессирующей глазной болезни инженер с ирландскими корнями потерял зрение уже к 22 годам. Стоит отметить, что многие и не подозревали о существовании недуга.

В этом же году управление порта на реке Тайн (северо-восток Англии) выплатило Митчеллу баснословные по тем временам деньги (2 500 фунтов стерлингов) за использование его изобретения для строительства якорных бочек в местах стоянки судов вблизи берега. Один винтовой якорь удерживал рейдовую бочку, которая служила одновременно для швартовки четырех судов. Зимой, после завершения работ, над городом пронесся сильный торнадо. Ущерб, нанесенный природным явлением, оказался минимальным, несмотря на то, что к каждой бочке было пришвартовано по 8 судов. Соседний порт Сандерленд, застигнутый этой разрушительной силой, насчитал убытки на 30 000 фунтов стерлингов. Швартовые бочки, удерживаемые бетонными массивами, не смогли противостоять стихии и в итоге десять судов оказались практически выброшенными на берег.

Такой успех стал отправной точкой для реализации широкого ряда проектов с применением спиральных винтов Митчелла: маяков в Великобритании, Ирландии и северной Америки; причалов и пирсов; железнодорожных мостов и виадуков; телеграфной сети в Индии. По данной технологии удавалось быстро и дешево строить надежные опоры под маяки и другие плавучие сооружения. Якорные сваи отличались стойкостью к ураганам, штормам и другим неблагоприятным погодным условиям. По утверждению англичан: некоторые сооружения, в том числе и маяки, функционируют до сих пор, а это без малого 200 лет.

Винтовые конструкции Митчелла, правда в усовершенствованном виде, используются и в современном строительстве. С их помощью возводят мачты, столбы, плавучие знаки, фундаменты и в воде, и на суше. Благодаря технологии работы могут проводиться на глинистых, песчаных, торфяных и смешанных грунтах. Получаемая конструкция проста, надежна и характеризуется выдающейся держащей силой.

модели винтовых якорей

Модели винтовых якорей

Для повышения производительности, упрощения процесса завинчивания и расширения эксплуатационного потенциала свай используют шарнирно-подвижное или опорное устройство. Здесь горизонтальные силы действуют на опорную подушку, а вертикальные нагрузки направлены вверх по оси столба. Шарнирный механизм позволяет фиксировать и регулировать позицию рабочего ствола как в строго вертикальном, так и наклонном положении.

Винтовые якоря используются многократно. Данное преимущество первыми высоко оценили в военном ведомстве. Благодаря легкому монтажу/демонтажу и возможности транспортировки они могли переносить стратегически важные объекты, казармы, хозблоки на большие расстояния, а также быстро устанавливать сооружения на любых грунтах. Неоднократное применение винтовых конструкций значительно сокращает расходы по сравнению с забивными сваями и традиционными бетонными фундаментами. Затем данную методику стали применять для строительства домиков на базах отдыха. И только потом она перешла для возведения малоэтажных строений в гражданском строительстве.

При завинчивании якорей целостность грунтового слоя не нарушается и не разрыхляется, а наоборот, уплотняется. И чем глубже устанавливается свая, тем больше становится ее держащая сила. Глубина закладки рассчитывается в зависимости от типа грунта.

ВИНТОВАЯ СВАЯ

В 1838 году А. Митчелл пригласила лондонская корпорация Trinity House для закладки фундамента под маяк Maplin Sands в устье реки Темза, порт Белфаст, Англия. В качестве опорной конструкции выступало его собственное изобретение – сваи с чугунной лопастью на конце. При помощи 4-х рычажной системы удалось ввинтить сваи для будущего фундамента восьмиугольной формы. Для этого была сооружена деревянная основа в виде плота с отверстием по центру, в которое вставлялся винтовой якорь. В строительстве маяка принимал участие будущий инженер – сын Митчелла Джон. Англичане скептически относились к изобретению этого «ирландского выскочки», но, тем не менее, поставленная задача была выполнена, и маяк прослужил верой и правдой 30 лет.

В начале XX века советский инженер Владислав Карлович Дмоховский, позже ставший профессором, проводил работы, посвященные проблемам устойчивости земляных и гидротехнических сооружений. С помощью исследований он смог доказать преимущества винтовой технологии перед забивными сваями при возведении объектах на грунтах любого типа (кроме горных пород).

Ведущие инженеры страны работали над усовершенствованием конструкции сваи, оснастили ее лопастями особой геометрии из высокопрочной стали. В результате модернизации увеличилась долговечность и надежность свай, а, следовательно, и фундамента.

Винтовые сваи активно применяются в современном гражданском строительстве. Опорные конструкции на их основе подходят для жилых зданий и промышленных сооружений, любого назначения. Популярность винтовых якорей обусловлена долговечностью, тихой и быстрой установкой. Такая конструкция незаменима при работах на грунтах со значительными перепадами высот, к тому же обустройство фундамента может производиться в любое время года (она прекрасно противостоит силам морозного пучения), конкурентоспособные цены являются еще одним весомым преимуществом.

Виктор Николаевич Железков – еще один ученый, посвятивший не одно десятилетие своей жизни научным изысканиям, разработкам фундаментов, возведенных посредством ввинчивания в грунт свай. Инженер-строитель, полковник в отставке стал автором около 100 научных трудов, которые отражают научно-исследовательские работы, проводящиеся для оценки эффективности опорных конструкций из свай.

Железков Виктор Николаевич

Железков Виктор Николаевич


В. Н. Железков родом из Чувашии (1926-2010) – крупный специалист в области применения винтовых якорей в строительстве. Он около 40 лет проработал над усовершенствованием конструкции сваи для структурно-неустойчивого грунта (мерзлых и вечномерзлых грунтов).

Ему было уже больше 80 лет, когда он защитил докторскую диссертацию на актуальную тему, суть которой заключалась в применении свай при реконструкции авто- и железнодорожных мостов.
Среди нововведений, предложенных Виктором Железковым, можно отметить метод расчета максимальной нагрузки, которую может выдержать свая, в зависимости от величины крутящего момента. Он же разработал технологию установки свай посредством автотранспорта. Рамно-винтовая опора (РВО) резко сокращает сроки на строительство (восстановление) мостов и других сооружений. Устройство активно применяется для быстрого возведения фундаментов на проблемных рельефах и грунтах с различным геологическим строением.
Научный труд, опубликованный в 2004 году, содержит экспериментальные данные по испытаниям якорных винтов статистической нагрузкой; расчетные значения вдавливающих и выдергивающих нагрузок; определение показателей угла внутреннего трения и сцепления с различными видами грунта. В качестве примера Виктор Николаевич привел использование винтовых свай для решения актуальных проблем, связанных с возведением мостов любого типа, а также жилых строений на сложных рельефах.
Благодаря неустанным исследованиям Железков смог доказать преимущество свайного фундамента перед традиционными бетонными основаниями. Его разработки стали основой для развития винтовых конструкций под линии электропередач, сотовых вышек, понтонных мостов и т. д. Якорные винты в особых случаях становятся единственно возможным вариантом при возведении сооружения на проблемных участках.

Untitled-15

Петухов Сергей Николаевич

Другим известным отечественным исследователем винтовых свай является Петухов Сергей Николаевич.

С легкой руки другого советского исследователя Сергея Николаевича Петухова началось развитие и популяризация винтовых свай в гражданском малоэтажном строительстве, а именно: использование свайных фундаментов для возведения коттеджей, бань, дачных домов. Особую актуальность технология приобрела в городах с высокой плотностью застройки. Винтовые сваи обеспечивают высокую несущую нагрузку, их использование сокращает сроки строительства и все это при небольших финансовых затратах. Исследования Петухова показали, что сваи диаметром 108 мм и лопастью 300 мм являются оптимальным вариантов для возведения опорных конструкций под дома из бревна, бруса или панелей, а также сооружений, построенных по каркасно-щитовой технологии. Каждый винтовой якорь такого типа способен выдержать до 3 тонн нагрузки. Работы проходят без привлечения спецтехники и в общей сложности обходятся застройщику в 2 раза дешевле по сравнению с тем же ленточным фундаментом, не говоря уже о монолитном основании.

Неустанные труды В. Н. Железкова и С. Н. Петухова в области свайно-винтовых фундаментов позволило многим построить дома в короткие сроки без внушительных финансовых вложений. С помощью свай стало возможным выполнить любые архитектурные идеи вне зависимости от геологических условий.

ПРИМЕЧАНИЕ:


Вплоть до 1890 года ствол сваи был литым. Изготавливалась свая из чугуна или древесины лиственницы. И только в начале XX века, когда развитие выплавки и прокату стали начало набирать обороты, ствол сваи стал полым. Наконечник и спиралевидной формы лопасть с одним или двумя витками всегда производились литыми. Уровень мастерства и качество выполнения того времени вызывает восхищение. Причал, возведенный на свайной конструкции в середине XIX века, был демонтирован через 150 лет после его постройки. Он простоял бы еще столько же, уверены инженеры-строители: вывинченные сваи были в идеальном состоянии. А причиной разборки послужило банальное отсутствие воды, и сооружение стало попросту не нужно.

наконечники литые для винтовых свай

100-летняя винтовая свая!