[RU]

1. Датчик определения несущей нагрузки сваи, содержащий верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки, расположенный рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов с верхнего участка (12) датчика нагрузки под нижний участок (13) датчика нагрузки через открытую по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем датчик нагрузки выполнен таким образом, что верхний участок (12) датчика нагрузки прикреплен к верхней секции сваи, а нижний участок (13) датчика нагрузки прикреплен к нижней секции сваи, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопрягаются через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки с обеспечением ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, что вызывает создание силы, направленной на разъединение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки и приводящей к направленному вверх воздействию верхнего участка (12) датчика нагрузки на верхнюю секцию сваи с направленным вверх усилием и к направленному вниз воздействию нижнего участка (13) датчика нагрузки на нижнюю секцию сваи с направленным вниз усилием для создания по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки таким образом, что после создания по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), при этом текучая среда под давлением, поступающая по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхнюю секцию сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижнюю секцию сваи.

2. Датчик нагрузки по п.1, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки является по меньшей мере частью верхней пластины, причем по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины, при этом датчик нагрузки выполнен таким образом, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11) либо по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки находится внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленной вверх силы создается за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленной вниз силы создается за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.

3. Датчик нагрузки по п.2, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

4. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

5. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

6. Способ приложения нагрузки к свае с помощью датчика нагрузки по любому из пп.1-5, содержащий установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи; установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки; ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка (12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) строительным материалом.

8. Способ по п.6, в котором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки имеется зазор, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки содержит ввод текучей среды под давлением в зазор между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24) сопряжена с зазором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки.

9. Способ по п.7, в котором строительный материал выбирается из группы, состоящей из строительного раствора и бетона.

10. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 20% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 20% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

11. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 40% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 40% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

12. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 60% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 60% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

13. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки устанавливают до отливания сваи, при этом материалы для отливания сваи проходят через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и через открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

14. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением является самоуплотняющейся.

15. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением полностью заполняет по меньшей мере одну полость (24).

16. Способ по п.6, в котором нижний участок (13) датчика нагрузки содержит нижнюю пластину, при этом нижняя пластина прикреплена к нижней секции сваи.

17. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к свае.

18. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к верхней секции сваи и нижней секции сваи.

19. Способ по п.6, дополнительно содержащий после заполнения текучей средой под давлением по меньшей мере участка одной, нескольких или всех полостей (24) заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) материалом, способным отверждаться для поддержания зазора между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при котором верхняя секция сваи, верхний участок (12) датчика нагрузки, нижний участок (13) датчика нагрузки, нижняя секция сваи и материал после отверждения работают как единая свая.

20. Способ по п.6, в котором текучую среду под давлением вводят между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки после отливания сваи.

21. Способ по п.6, в котором, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

22. Способ по п.6, в котором верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после введения текучей среды между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

23. Способ по п.6, в котором открытая часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом открытая часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

24. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит строительный раствор.

25. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит бетон.

26. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки разделены разделительной зоной до ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки включает ввод текучей среды под давлением в разделительную зону.

27. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть нижней пластины, при этом перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки устанавливают, по меньшей мере, участок внутренней цилиндрической стенки (10) внутри внешней цилиндрической стенки (11) или устанавливают по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка (12) датчика нагрузки внутри цилиндрической стенки нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленного вверх усилия создают за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленного вниз усилия создают за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.

28. Способ по п.27, в котором перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

29. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок внутренней цилиндрической стенки (10) расположен внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

30. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

31. Способ установки множества свай для восприятия рабочей нагрузки, содержащий установку множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки, при этом установка множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки содержит для каждой сваи из множества свай установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи; установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки; ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка (12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи; приложение соответствующих нагрузок по меньшей мере к двум сваям через соответствующие датчики нагрузки; измерение по меньшей мере двух соответствующих последствий воздействия приложенной нагрузки по меньшей мере на две сваи и определение соответствия множества свай по меньшей мере одному конструкторскому критерию несущей способности на основе приложенных нагрузок и по меньшей мере двух замеренных последствий приложения нагрузки по меньшей мере к двум сваям.

32. Способ по п.31, в котором одним из по меньшей мере одного конструкторского критерия является коэффициент запаса.

33. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 10% от множества свай.

34. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 50% от множества свай.

35. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 80% от множества свай.

36. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 90% от множества свай.

37. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют 100% от множества свай.

38. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,6.

39. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,9.

40. Способ по п.31, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину; при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины.

41. Способ по п.40, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

42. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.

43. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внутренней цилиндрической стенкой (10), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.

(57) Реферат / Формула:

1. Датчик определения несущей нагрузки сваи, содержащий верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки, расположенный рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов с верхнего участка (12) датчика нагрузки под нижний участок (13) датчика нагрузки через открытую по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем датчик нагрузки выполнен таким образом, что верхний участок (12) датчика нагрузки прикреплен к верхней секции сваи, а нижний участок (13) датчика нагрузки прикреплен к нижней секции сваи, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопрягаются через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки с обеспечением ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, что вызывает создание силы, направленной на разъединение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки и приводящей к направленному вверх воздействию верхнего участка (12) датчика нагрузки на верхнюю секцию сваи с направленным вверх усилием и к направленному вниз воздействию нижнего участка (13) датчика нагрузки на нижнюю секцию сваи с направленным вниз усилием для создания по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки таким образом, что после создания по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), при этом текучая среда под давлением, поступающая по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхнюю секцию сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижнюю секцию сваи.

2. Датчик нагрузки по п.1, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки является по меньшей мере частью верхней пластины, причем по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины, при этом датчик нагрузки выполнен таким образом, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11) либо по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки находится внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленной вверх силы создается за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленной вниз силы создается за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.

3. Датчик нагрузки по п.2, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

4. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

5. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

6. Способ приложения нагрузки к свае с помощью датчика нагрузки по любому из пп.1-5, содержащий установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи; установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки; ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка (12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) строительным материалом.

8. Способ по п.6, в котором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки имеется зазор, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки содержит ввод текучей среды под давлением в зазор между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24) сопряжена с зазором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки.

9. Способ по п.7, в котором строительный материал выбирается из группы, состоящей из строительного раствора и бетона.

10. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 20% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 20% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

11. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 40% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 40% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

12. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 60% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 60% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.

13. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки устанавливают до отливания сваи, при этом материалы для отливания сваи проходят через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и через открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

14. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением является самоуплотняющейся.

15. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением полностью заполняет по меньшей мере одну полость (24).

16. Способ по п.6, в котором нижний участок (13) датчика нагрузки содержит нижнюю пластину, при этом нижняя пластина прикреплена к нижней секции сваи.

17. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к свае.

18. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к верхней секции сваи и нижней секции сваи.

19. Способ по п.6, дополнительно содержащий после заполнения текучей средой под давлением по меньшей мере участка одной, нескольких или всех полостей (24) заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) материалом, способным отверждаться для поддержания зазора между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при котором верхняя секция сваи, верхний участок (12) датчика нагрузки, нижний участок (13) датчика нагрузки, нижняя секция сваи и материал после отверждения работают как единая свая.

20. Способ по п.6, в котором текучую среду под давлением вводят между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки после отливания сваи.

21. Способ по п.6, в котором, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

22. Способ по п.6, в котором верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после введения текучей среды между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

23. Способ по п.6, в котором открытая часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом открытая часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.

24. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит строительный раствор.

25. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит бетон.

26. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки разделены разделительной зоной до ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки включает ввод текучей среды под давлением в разделительную зону.

27. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть нижней пластины, при этом перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки устанавливают, по меньшей мере, участок внутренней цилиндрической стенки (10) внутри внешней цилиндрической стенки (11) или устанавливают по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка (12) датчика нагрузки внутри цилиндрической стенки нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленного вверх усилия создают за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленного вниз усилия создают за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.

28. Способ по п.27, в котором перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

29. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок внутренней цилиндрической стенки (10) расположен внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

30. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.

31. Способ установки множества свай для восприятия рабочей нагрузки, содержащий установку множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки, при этом установка множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки содержит для каждой сваи из множества свай установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи; установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки; ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка (12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи; приложение соответствующих нагрузок по меньшей мере к двум сваям через соответствующие датчики нагрузки; измерение по меньшей мере двух соответствующих последствий воздействия приложенной нагрузки по меньшей мере на две сваи и определение соответствия множества свай по меньшей мере одному конструкторскому критерию несущей способности на основе приложенных нагрузок и по меньшей мере двух замеренных последствий приложения нагрузки по меньшей мере к двум сваям.

32. Способ по п.31, в котором одним из по меньшей мере одного конструкторского критерия является коэффициент запаса.

33. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 10% от множества свай.

34. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 50% от множества свай.

35. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 80% от множества свай.

36. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 90% от множества свай.

37. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют 100% от множества свай.

38. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,6.

39. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,9.

40. Способ по п.31, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину; при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины.

41. Способ по п.40, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.

42. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.

43. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внутренней цилиндрической стенкой (10), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.

---

Евразийское ои 032636 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. G01N3/00 (2006.01)
2019.06.28
(21) Номер заявки 201201564
(22) Дата подачи заявки
2011.05.18
(54) ДАТЧИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ НАГРУЗКИ СВАИ И СПОСОБ ПРИЛОЖЕНИЯ НАГРУЗКИ К СВАЕ С ПОМОЩЬЮ ДАТЧИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ
НАГРУЗКИ СВАИ
(31) 61/345,793
(32) 2010.05.18
(33) US
(43) 2013.05.30
(86) PCT/US2011/037031
(87) WO 2011/146644 2011.11.24
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ЛОУДТЕСТ, ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Хэйз Джон А., Райан Вильям Г., Янкополюс Николас К. (US)
(74) Представитель:
Баталин А.В., Фелицына С.Б. (RU)
(56) US-A1-20080141781 US-A-05608169 US-B1-6371698 US-A-04614110
(57) Изобретение относится к датчику определения несущей нагрузки сваи, имеющему первый участок и второй участок. Первый участок прикреплен к первой секции конструкции, а второй участок прикреплен ко второй секции конструкции. При вводе текучей среды под давлением между первым и вторым участками нагрузка под действием давления текучей среды на первый участок и на второй участок передается на первую секцию и на вторую секцию. Первая секция и вторая секция разъединяются под действием нагрузки, создавая таким образом или увеличивая по меньшей мере одну полость в конструкции. Текучая среда под давлением заполняет или частично заполняет одну или несколько по меньшей мере из одной полости, увеличивая, таким образом, площадь поверхности, фактически перпендикулярной направлению нагрузки и контактирующей с текучей средой под давлением.
Буровые колонны или сваи часто применяются при создании фундаментов глубокого заложения, поскольку они представляют собой экономичную альтернативу другим типам фундаментов глубокого заложения. Буровые сваи обычно формируют путем создания цилиндрической буровой скважины в грунте и последующего помещения в буровую скважину стальной арматуры и жидкого бетона. Выемка грунта может производиться при помощи буровых текучих сред, створок и тому подобных приспособлений. После набора бетоном прочности получается строительная свая, которая может воспринимать нагрузку. Диаметр этих свай может составлять более 30,48 см, а глубина 1524 см или более. Они обычно рассчитаны на восприятие осевых растягивающих и сжимающих нагрузок.
Сваи, обычно выполненные из бетона, в основном применяются для формирования фундаментов зданий или других крупных сооружений. Свая может считаться жесткой или гибкой сваей. Целью фундамента на сваях является передача и распределение нагрузки. Сваи могут устанавливаться или изготавливаться множеством различных способов, включающих без наложения ограничений ударное погружение, вдавливание домкратом или другое вдавливание, нагнетанием под давлением (как в случае бурона-бивных свай) или ударным нагнетанием, отливаться по месту с применением или без применения различных типов арматуры и при помощи любой комбинации способов. В зависимости от типа грунта и конструкционных требований здания или другого крупного сооружения возможно применение широкого диапазона типов свай. Примеры типов свай включают деревянные сваи, стальные трубчатые сваи, бетонные сваи и отливаемые по месту бетонные сваи, также известные как буровые сваи, буронабивные сваи или буронабивные столбы. Буронабивные сваи представляют собой стандартный вид буровых свай, в которых в грунт забуривают полый шнек, а затем извлекают под действием нагнетаемого с нижнего торца строительного раствора, в результате чего в грунте остается имеющая примерно цилиндрическую форму колонна из строительного раствора, в которую опускают стальную арматуру любого требуемого типа. После затвердения строительного раствора получается завершенная свая. Сваи могут иметь параллельные или скошенные грани. Стальные трубчатые сваи могут забиваться в грунт. Стальные трубчатые сваи могут затем заполняться бетоном или оставляться полыми. Предварительно отлитые сваи могут забиваться в грунт. Часто в заранее отлитом бетоне создают предварительное напряжение для обеспечения прочности при забивании и транспортировке. Отливаемые по месту бетонные сваи могут формироваться в виде цилиндрических колонн из бетона, заливаемого в тонкостенные трубы, которые предварительно забивают в грунт. В буровых сваях в грунт забуривают вал, который затем заполняется арматурой и бетоном. В колонну перед ее заполнением бетоном может вставляться обсадная труба, в результате чего получается набивная свая с обсадной трубой. Буровые сваи, с обсадными трубами или без обсадных труб, а также буронабивные сваи могут считаться неподвижными сваями.
Завершенный элемент строительного фундамента, такой как столб или свая, обладает осевой несущей способностью, которая обычно характеризуется торцевой несущей способностью (qb) и боковой несущей способностью, которая является функцией поверхностного трения (fs). Нагрузки, прикладываемые к верхнему торцу элемента, передаются на боковые стенки элемента и на нижний торец элемента. Торцевая несущая способность является мерой максимальной нагрузки, которую может воспринимать торец, и зависит от множества факторов, в том числе от диаметра элемента и от состава геологического материала (грунта, скальной породы и т.д.) в районе нижнего торца колонны. Боковая несущая способность является мерой нагрузки, которая может быть воспринята за счет поверхностного трения между боковой стороной столба/сваи и геологическим материалом. Она зависит от множества факторов, в том числе от состава элемента фундамента и геологического материала, формирующих боковую сторону элемента, которые могут изменяться по длине (глубине). Сумма торцевой и боковой несущей способности обычно представляет суммарную нагрузку, которая может восприниматься элементом без его оседания или соскальзывания, в результате которых возможны перемещения, приводящие к разрушениям готового здания или моста, расположенных на фундаменте.
Хотя для конкретного столба или забиваемой сваи желательно знать максимальную торцевую несущую способность и боковую несущую способность, подобные измерения сложно провести с высокой степенью надежности. С учетом этих сложностей согласно правилам проектирования фундаментов торцевая несущая способность и боковая несущая способность элемента фундамента задается на основе его диаметра и глубины, геологического материала в районе торца элемента и вдоль боковых сторон и прочих факторов. Затем при определении коэффициента запаса обычно используются вычисленные торцевая и боковая несущие способности. Эти коэффициенты запаса выбираются таким образом, чтобы учесть большое число неизвестных факторов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на боковую и торцевую несущую способность, в том числе напряженные состояния и характеристики геологического материала, шероховатость скважины, вызванную процессом бурения, разрушение геологического материала на стыке колонны и скважины в процессе бурения, продолжительность нахождения скважины в открытом состоянии до момента установки бетона, остаточное влияние буровых растворов, напряжения стенок скважины, возникающие при размещении в ней бетона и другие факторы, связанные с процессом строительства. Например, обычной практикой является применение коэффициента запаса 2 для боковой несущей способности для снижения на половину величины несущей способности, рассчитанной через поверхностное трение. Аналогичным образом для рассчитанной торцевой несущей способ
ности часто принимают коэффициент запаса 3 для учета вышеизложенных неопределенностей конструкции и прочих факторов. Проектирование с учетом коэффициента сопротивления нагрузке является альтернативным способом анализа, применяемым для проектирования безопасных и эффективных фундаментов сооружений путем учета коэффициентов нагрузки и сопротивления, получаемых на основании известного разброса прикладываемых нагрузок и свойств материла.
Хотя применение коэффициентов запаса или коэффициентов способа на основе коэффициентов сопротивления нагрузке и позволяет разумно учесть множество неопределенностей, имеющих место при установке буровой сваи и забиваемой сваи, такой подход часто приводит к получению заниженных значений несущей способности элементов фундамента. Для компенсации недостающей несущей способности строители используют более громоздкие, более глубокие элементы и/или большее число элементов, что приводит к ненужному увеличению временных, трудовых и финансовых затрат на изготовление требуемого фундамента.
В качестве частного решения известно непосредственное измерение несущей способности и поверхностного трения буровой сваи. Обычно его выполняют на строительной площадке при помощи одной или более пробных свай.
Остерберг (патенты US 4,614,110 и US 5,576,494) описывает размещение мембран с параллельными пластинами в нижней части сваи перед заливкой бетона. В мехах создается давление при помощи текучей среды, поступающей через трубку, соосную свае. Поверхностное трение определяют путем замера вертикального перемещения сваи (соответствующего перемещению верхней пластины мембран) как функции давления в мембранах. Аналогичным образом торцевая несущая способность определяется путем замера давления в функции перемещения вниз нижней пластины мембран, определяемого по перемещению стержня, закрепленного на ней и проходящего над поверхностью через трубку ввода текучей среды. После завершения нагрузочных испытаний производят сброс давления в мембранах. Мембраны могут затем оставляться или заполняться цементным строительным раствором и в последнем случае служить, по существу, продолжением нижнего торца сваи.
В этом случае не работающий измерительный элемент выполняет функцию основания сваи и может подвергать опасности целостность сваи. На практике буровую сваю, содержащую измерительный элемент Остерберга, часто после проведения испытаний оставляют на месте, а ее функции в конструкции переносят на расположенные рядом сваи, основания которых не содержат неработающих измерительных элементов. Поскольку отказ от включения в конструкцию сформированной сваи только из-за того, что она применялась для проведения измерений, является расточительным с точки зрения затрат времени, материалов, усилий и финансов, существует потребность в разработке измерительного элемента, который бы в меньшей степени влиял на применение сваи после проведения измерений.
Варианты осуществления рассматриваемого изобретения направлены на разработку устройства и способа замера несущей способности одной или нескольких конструкций, таких как сваи, колонны или другие конструкции. В одном варианте осуществления изобретения разработан датчик нагрузки, который создает полость в испытываемой конструкции. В одном варианте осуществления изобретения созданная полость используется в качестве дополнительной зоны приложения нагрузки для испытания конструкции. В одном варианте осуществления изобретения созданная полость заполняется находящейся под давлением текучей средой, и в еще одном конкретном варианте осуществления изобретения находящаяся под давлением текучая среда является самоуплотняющееся текучей средой. В одном варианте осуществления изобретения подобный датчик нагрузки применяется для определения несущей способности сваи, колонны или другой конструкции. В одном варианте осуществления изобретения применение подобного датчика нагрузки обеспечивает применение сваи, колонны или другой конструкции после проведения измерений в качестве воспринимающего нагрузку конструктивного элемента фундамента или рабочей сваи. В одном варианте осуществления изобретения применяется кольцевой датчик нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения применение устройства и/или способа испытания повышает целесообразность применения одной или нескольких испытанных свай в качестве рабочих свай. Варианты осуществления изобретения могут применяться для отливаемой по месту сваи или для бурона-бивной сваи.
В одном варианте осуществления изобретения предложен способ приложения нагрузки к конструкции. В одном варианте осуществления изобретения предложен датчик нагрузки, включающий первый участок и второй участок. В одном варианте осуществления изобретения первый участок расположен рядом с первой секцией конструкции, а второй участок расположен рядом со второй секцией конструкции. В одном варианте осуществления изобретения после ввода текучей среды под давлением между первым и вторым участками нагрузка под действием давления текучей среды на первый участок и на второй участок передается соответственно на первую секцию конструкции и на вторую секцию конструкции. В одном варианте осуществления изобретения первый участок прикреплен к первой секции конструкции, а второй участок прикреплен ко второй секции конструкции. В одном варианте осуществления изобретения первый участок и второй участок расположены рядом друг с другом до нагнетания между ними текучей среды под давлением. В одном варианте осуществления изобретения первый участок и второй участок разделены разделительной зоной до нагнетания между ними текучей среды под давлени
ем. В одном варианте осуществления изобретения первая секция конструкции и вторая секция конструкции разъединяются под действием нагрузки, создавая, таким образом, или увеличивая по меньшей мере одну полость в конструкции. В одном варианте осуществления изобретения находящаяся под давлением текучая среда заполняет или частично заполняет одну или несколько из по меньшей мере одной полости, увеличивая, таким образом, площадь поверхности первой секции и/или второй секции, фактически перпендикулярную направлению нагрузки или силы в контакте с находящейся под давлением текучей средой. В одном варианте осуществления изобретения увеличение площади поверхности обеспечивает приложение большей нагрузки к конструкции при том же давлении текучей среды.
В одном варианте осуществления изобретения перед нагнетанием под давлением текучей среды между первым участком и вторым участком первая секция конструкции и вторая секция конструкции образуют единую сопряженную конструкцию, такую, что при вводе под давлением текучей среды между первым участком и вторым участком для относительного перемещения первого участка и второго участка на достаточное расстояние единая сопряженная конструкция разделяется на первую секцию и на вторую секцию, которые больше не образуют единую сопряженную конструкцию. В конкретном варианте осуществления изобретения строительный раствор, бетон или другой материал заполняет одну или несколько из по меньшей мере одной полости конструкции таким образом, что первая секция конструкции и вторая секция конструкции снова образуют единую сопряженную конструкцию.
В одном варианте осуществления изобретения в качестве текучей среды под давлением применяется самоуплотняющаяся текучая среда. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда заполняет или частично заполняет одну или несколько из по меньшей мере одной полости конструкции. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда на постоянной основе заполняет или частично заполняет одну или несколько из по меньшей мере одной полости.
Одним объектом изобретения является датчик определения несущей нагрузки сваи, содержащий верхний участок датчика нагрузки и
нижний участок датчика нагрузки, расположенный рядом с верхним участком датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов с верхнего участка датчика нагрузки под нижний участок датчика нагрузки через открытую по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, причем датчик нагрузки выполнен таким образом, что верхний участок датчика нагрузки прикреплен к верхней секции сваи, а нижний участок датчика нагрузки прикреплен к нижней секции сваи, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопрягаются через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки с обеспечением ввода текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, что вызывает создание силы, направленной на разъединение верхнего участка датчика нагрузки и нижнего участка датчика нагрузки и приводящей к направленному вверх воздействию верхнего участка датчика нагрузки на верхнюю секцию сваи с направленным вверх усилием и к направленному вниз воздействию нижнего участка датчика нагрузки на нижнюю секцию сваи с направленным вниз усилием для создания по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки таким образом, что после создания по меньшей мере одной полости текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей, при этом текучая среда под давлением, поступающая по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей, вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхнюю секцию сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижнюю секцию сваи.
Предпочтительно верхний участок датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку и верхнюю пластину,
при этом нижний участок датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку и нижнюю пластину,
при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки является по меньшей мере частью верхней пластины, причем по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины,
при этом датчик нагрузки выполнен таким образом, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки расположена внутри внешней цилиндрической стенки, либо по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка датчика нагрузки находится внутри цилиндрической стенки нижнего участка датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленной вверх силы создается за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленной вниз силы создается за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.
Предпочтительно датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки по меньшей мере участок верхней пластины примыкает по меньшей мере к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки в противоположные стороны.
Предпочтительно, если по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки расположена внутри внешней цилиндрической стенки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
Предпочтительно, если по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка датчика нагрузки расположена внутри цилиндрической стенки нижнего участка датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой нижнего участка датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
Другим объектом изобретения является способ приложения нагрузки к свае с помощью вышеописанного датчика нагрузки, содержащий
установку верхнего участка датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи;
установку нижнего участка датчика нагрузки под и рядом с верхним участком датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки;
ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка датчика нагрузки и нижнего участка датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей, причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей, вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи.
Предпочтительно способ дополнительно содержит заполнение одной, нескольких или всех полостей строительным материалом.
Предпочтительно между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки имеется зазор, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки содержит ввод текучей среды под давлением в зазор между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей сопряжена с зазором между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки.
Предпочтительно строительный материал выбирается из группы, состоящей из строительного раствора и бетона.
Предпочтительно по меньшей мере 20% площади поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере 20% площади поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми.
Предпочтительно по меньшей мере 40% площади поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере 40% площади поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми.
Предпочтительно по меньшей мере 60% площади поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере 60% площади поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми.
Предпочтительно верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки устанавливают до отливания сваи, при этом материалы для отливания сваи проходят через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и через открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки.
Предпочтительно текучая среда под давлением является самоуплотняющейся.
Предпочтительно текучая среда под давлением полностью заполняет по меньшей мере одну полость.
Предпочтительно нижний участок датчика нагрузки содержит нижнюю пластину, при этом нижняя пластина прикреплена к нижней секции сваи.
Предпочтительно способ дополнительно содержит определение нагрузки, приложенной к свае.
Предпочтительно способ дополнительно содержит определение нагрузки, приложенной к верхней секции сваи и нижней секции сваи.
Предпочтительно способ дополнительно содержит после заполнения текучей средой под давлением по меньшей мере участка одной, нескольких или всех полостей заполнение одной, нескольких или всех полостей материалом, способным отверждаться для поддержания зазора между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, при котором верхняя секция сваи, верхний участок датчика нагрузки, нижний участок датчика нагрузки, нижняя секция сваи и материал после отверждения работают как единая свая.
Предпочтительно текучую среду под давлением вводят между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки после отливания сваи.
Предпочтительно по меньшей мере участок открытой части поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, при этом по меньшей мере участок открытой части поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены по меньшей мере через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, и по меньшей мере через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, при этом после ввода текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем по меньшей мере через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, и по меньшей мере через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки.
Предпочтительно верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, при этом после введения текучей среды между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки.
Предпочтительно открытая часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки, при этом открытая часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки.
Предпочтительно текучая среда под давлением содержит строительный раствор.
Предпочтительно текучая среда под давлением содержит бетон.
Предпочтительно верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки разделены разделительной зоной до ввода текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки включает ввод текучей среды под давлением в разделительную зону.
Предпочтительно верхний участок датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку и верхнюю пластину,
при этом нижний участок датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку и нижнюю пластину,
причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть нижней пластины,
при этом перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки устанавливают по меньшей мере участок внутренней цилиндрической стенки внутри внешней цилиндрической стенки или устанавливают по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка датчика нагрузки внутри цилиндрической стенки нижнего участка датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленного вверх усилия создают за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленного вниз усилия
создают за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.
Предпочтительно перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки по меньшей мере участок верхней пластины примыкает по меньшей мере к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки в противоположные стороны.
Предпочтительно тором, если по меньшей мере участок внутренней цилиндрической стенки расположен внутри внешней цилиндрической стенки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
Предпочтительно, если по меньшей мере участок цилиндрической стенки верхнего участка датчика нагрузки расположен внутри цилиндрической стенки нижнего участка датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой нижнего участка датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
Еще одним объектом изобретения является способ установки множества свай для восприятия рабочей нагрузки, содержащий
установку множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки,
при этом установка множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки содержит для каждой сваи из множества свай
установку верхнего участка датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи;
установку нижнего участка датчика нагрузки под и рядом с верхним участком датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки;
ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка датчика нагрузки и нижнего участка датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей, причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей, вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижней секции сваи;
приложение соответствующих нагрузок по меньшей мере к двум сваям через соответствующие датчики нагрузки;
измерение по меньшей мере двух соответствующих последствий воздействия приложенной нагрузки по меньшей мере на две сваи и
определение соответствия множества свай по меньшей мере одному конструкторскому критерию несущей способности на основе приложенных нагрузок и по меньшей мере двух замеренных последствий приложения нагрузки по меньшей мере к двум сваям.
Предпочтительно одним из по меньшей мере одного конструкторского критерия является коэффициент запаса.
Предпочтительно по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 10% от множества свай. Предпочтительно по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 50% от множества свай. Предпочтительно по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 80% от множества свай. Предпочтительно по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 90% от множества свай. Предпочтительно по меньшей мере две сваи составляют 100% от множества свай. Предпочтительно коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,6. Предпочтительно коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,9. Предпочтительно верхний участок датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку и верхнюю пластину;
при этом нижний участок датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка датчика нагрузки
составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины.
Предпочтительно датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком датчика нагрузки и нижним участком датчика нагрузки по меньшей мере участок верхней пластины примыкает по меньшей мере к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки в противоположные стороны.
Предпочтительно текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внешней цилиндрической стенкой, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.
Предпочтительно текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внутренней цилиндрической стенкой, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.
На фиг. 1А, 1В показано сечение конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2А-2С показано сечение конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг. 3А-3С показаны варианты осуществления поперечного сечения переменной площади. На фиг. 4 показан вариант осуществления изобретения, включающий кольцевой датчик нагрузки внутри сваи.
На фиг. 5А, 5В показано сечение конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6 показан вид сверху датчика нагрузки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Далее приводятся подробные ссылки на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых приведены на прилагаемых чертежах. Там, где это возможно, для одинаковых или аналогичных элементов на чертежах применяются одинаковые числовые обозначения.
Варианты осуществления рассматриваемого изобретения направлены на разработку устройства и способа замера несущей способности одной или более конструкций, таких как сваи, колонны или другие конструкции. В одном варианте осуществления изобретения разработан датчик нагрузки, который создает полость испытываемой конструкции. В одном варианте осуществления изобретения созданная полость используется в качестве дополнительной зоны приложения нагрузки для испытания конструкции путем заполнения полости находящейся под давлением текучей среды. В конкретном варианте осуществления изобретения созданная полость заполняется самоуплотняющейся текучей средой. В одном варианте осуществления изобретения подобный датчик нагрузки применяется для определения несущей способности по меньшей мере одной сваи, колонны или другой конструкции, в которую, например, встроен датчик нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения применение подобного датчика нагрузки обеспечивает применение одной или более из по меньшей мере одной сваи, колонны или другой конструкции после проведения измерений в качестве элемента фундамента, такого как рабочая свая. В одном варианте осуществления изобретения применяется кольцевой датчик нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения применение устройства и/или способа испытания повышает целесообразность применения одной или более испытанных свай в качестве рабочих свай. Варианты осуществления изобретения могут применяться для отливаемой по месту сваи или для буронабивной сваи.
Один вариант осуществления изобретения относится к способу приложения нагрузки к конструкции. В одном варианте осуществления изобретения предложен датчик нагрузки, включающий первый участок и второй участок. В одном варианте осуществления изобретения первый участок расположен рядом с первой секцией конструкции, а второй участок расположен рядом со второй секцией конструкции. В одном варианте осуществления изобретения после ввода текучей среды под давлением между первым и вторым участками нагрузка передается на первую секцию конструкции первым участком и нагрузка передается на вторую секцию конструкции вторым участком за счет давления текучей среды на первый участок и на второй участок и/или за счет давления текучей среды на первую секцию и/или на вторую секцию. В одном варианте осуществления изобретения первый участок прикреплен к первой секции конструкции, а второй участок прикреплен ко второй секции конструкции. В одном варианте осуществления изобретения первый участок и второй участок расположены рядом друг с другом до нагнетания между ними текучей среды под давлением. В одном варианте осуществления изобретения первый участок и второй участок разделены разделительной зоной до нагнетания между ними текучей среды под давлением. В одном конкретном варианте осуществления изобретения первая секция конструкции и вторая секция конструкции разъединяются под действием нагрузки, создавая, таким образом, или увеличивая по меньшей мере одну полость в конструкции. В еще одном конкретном варианте осуществления изобретения находящаяся под давлением текучая среда заполняет или частично заполняет одну или более из по меньшей мере одной полости, увеличивая, таким образом, площадь поверхности первой секции и/или второй секции, фактически перпендикулярную направлению нагрузки или силы в контакте с находящейся под давлением текучей средой. В одном варианте осуществления изобретения увеличение площади поверхности обеспечивает приложение большей нагрузки к конструкции при том же давлении
текучей среды.
В рассматриваемом изобретении могут применяться различные гидравлические текучие среды. В одном варианте осуществления изобретения применяется текучая среда на основе минерального масла. В одном варианте осуществления изобретения применяется текучая среда на водной основе. В одном варианте осуществления изобретения гидравлическая текучая среда имеет низкую сжимаемость, низкую летучесть и/или малую склонность к пенообразованию. Гидравлическая текучая среда может обладать смазывающими свойствами для смазывания элементов узла. В одном варианте осуществления изобретения применяется самоуплотняющаяся текучая среда. Самоуплотняющаяся текучая среда может применяться для исключения протечек в узле. Самоуплотняющаяся текучая среда может применяться для временного или постоянного заполнения полостей или трещин, как было описано выше. В одном варианте осуществления изобретения применение самоуплотняющейся текучей среды приводит к созданию постоянного гибкого уплотнения. В конкретном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда представляет собой химическую смесь из дружественных волокон, твердых частиц, связующих веществ, полимеров и/или отвердителей, которые связываются между собой, образуя водонепроницаемое уплотнение. Промышленные образцы смесей с аналогичными характеристиками, которые могут применяться в вариантах осуществления изобретения, включают без наложения ограничений Slime(r) и AMERSEAL(r). В вариантах осуществления рассматриваемого изобретения могут применяться другие гидравлические текучие среды, известные в данной области техники.
В одном варианте осуществления изобретения перед вводом текучей среды под давлением между первым и вторым участками первая секция конструкции или сваи и вторая секция конструкции или сваи образуют единую сопряженную конструкцию. После ввода достаточного количества находящейся под давлением текучей среды между первым участком и вторым участком первый и второй участок могут совершать относительное перемещение, в результате которого происходит разделение единой сопряженной конструкции на первую секцию и вторую секцию. В результате разделения единой сопряженной конструкции на первую секцию и вторую секцию между первой секцией и второй секцией образуется полость, в которую может поступать находящаяся под давлением текучая среда. Предпочтительно ввод текучей среды под давлением в полость между первой или верхней секцией сваи обеспечивает такое приложение сил со стороны текучей среды под давлением на стенки полости (поверхности первой и второй секций), при котором создается гораздо большая сила при том же давлении текучей среды под давлением. Это существенно улучшает характеристики уплотнений и/или позволяет получать гораздо более высокие нагрузки. В определенный момент текучая среда под давлением может заменяться заполняющим материалом, таким как строительный раствор или бетон, либо текучая среда под давлением может представлять собой строительный раствор или бетон или другую отверждаемую текучую среду, и строительный раствор, бетон или другая отверждаемая текучая среда может отверждаться в одной или более из по меньшей мере одной полости конструкции таким образом, что первая секция конструкции и вторая секция конструкции вместе с заполняющим материалом вновь образуют единую сопряженную конструкцию.
Текучая среда, применяемая для создания нагрузки с целью разделения первого участка и второго участка и заполнения одной или более полостей между первой секцией сваи и второй секцией сваи, может заменяться отверждаемой или самоотверждаемой текучей средой. Предпочтительно в качестве текучей среды под давлением применяется самоуплотняющаяся текучая среда, способствующая предотвращению любых возможных протечек. В одном варианте осуществления изобретения в качестве текучей среды под давлением может применяться цементирующая или другая отверждаемая текучая среда, такая как текучая среда химического типа. Цементирующая текучая среда может содержать различное количество замедлителя твердения, и/или отверждаемые текучие среды химического типа могут содержать различное количество отвердителя для управления продолжительностью отверждения текучей среды, применяемой в качестве текучей среды под давлением. В различных вариантах осуществления изобретения время отверждения текучей среды под давлением может задаваться и регулироваться таким образом, что оно составляет по меньшей мере 1 ч и не более 12 ч; по меньшей мере 1 ч и не более 24 ч; по меньшей мере 1 день и не более 7 дней; по меньшей мере 7 дней и не более 30 дней для того, чтобы обеспечить время, необходимое для выполнения требуемых испытаний и прочих необходимых действий и обеспечить своевременное отверждение текучей среды для того, чтобы свая могла выполнять требуемые функции. В конкретном варианте осуществления изобретения одна часть эпоксидной смолы может применяться в качестве текучей среды под давлением до завершения испытаний, после чего при наступлении времени отверждения текучей среды возможно добавление другой части эпоксидной смолы.
В одном варианте осуществления изобретения конструкция представляет собой отлитую форму из бетона или другого материала. Форма может быть отлита по периметру или по части периметра датчика нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения конструкция представляет собой строительную сваю. Датчик нагрузки может устанавливаться в конструкции при помощи каркаса из арматурных стержней или другой конструкции, известной в данной области техники. В качестве примера датчик нагрузки может крепиться к арматурному каркасу при помощи скобы, хомута или другой конструкции,
известной в данной области техники. В одном варианте осуществления изобретения первый участок датчика нагрузки крепится к арматурному каркасу. В одном варианте осуществления изобретения второй участок датчика нагрузки крепится к арматурному каркасу. При вводе текучей среды под давлением между первым участком и вторым участком первый участок может перемещаться относительно второго участка в направлении расширения датчика нагрузки, в то время как второй участок остается в том же положении. В другом варианте осуществления изобретения второй участок перемещается к первому участку в направлении примерно противоположном направлению расширения датчика нагрузки. В еще одном варианте осуществления изобретения и первый участок, и второй участок перемещаются при относительном перемещении первого участка и второго участка.
В конкретном варианте осуществления изобретения при вводе текучей среды под давлением между первым и вторым участком первый участок сохраняет примерно то же положение относительно второго участка в одном или в обоих направлениях, перпендикулярных направлению расширения датчика нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения, когда первая секция конструкции и вторая секция конструкции разделяются под действием нагрузки, первая секция перемещается относительно второй секции в направлении расширения конструкции, а вторая секция остается неподвижной. В другом варианте осуществления изобретения вторая секция перемещается относительно первой секции в направлении расширения конструкции, а первая секция остается неподвижной. В еще одном варианте осуществления изобретения и первая секция, и вторая секция перемещаются при относительном перемещении первой секции и второй секции. В одном варианте осуществления изобретения, когда первая секция конструкции и вторая секция конструкции разделяются под действием нагрузки, первая секция сохраняет примерно постоянное положение относительно второй секции в одном или в обоих направлениях, перпендикулярных направлению расширения конструкции. В одном варианте осуществления изобретения направление расширения конструкции примерно совпадает с направлением расширения датчика нагрузки.
В конкретном варианте осуществления изобретения конструкция представляет собой вертикальную сваю, первая секция является верхней секцией сваи, вторая секция является нижней секцией сваи, датчик нагрузки расположен вертикально в свае таким образом, что первый участок датчика нагрузки является верхним участком, а второй участок датчика нагрузки является нижним участком. Верхний участок датчика нагрузки может располагаться под верхним участком сваи, а нижний участок датчика нагрузки расположен над нижним участком сваи. В предпочтительном варианте осуществления изобретения часть поперечного сечения верхнего участка и часть поперечного сечения нижнего участка является открытой, при этом материал, такой как бетон, строительный раствор и/или другие материалы, может проходить через открытую часть поперечного сечения верхнего участка и открытую часть поперечного сечения нижнего участка. В одном варианте осуществления изобретения подобный материал может поступать сверху верхнего участка и проходить под нижний участок. В одном варианте осуществления изобретения подобный материал может поступать из-под нижнего участка и проходить выше верхнего участка.
В одном варианте осуществления изобретения датчик нагрузки и/или арматурный каркас опускается в цементный раствор, бетон или другой материал, и материал проходит через открытую часть поперечного сечения нижнего участка и открытую часть поперечного сечения верхнего участка при погружении устройства в материал. Материал может пропускаться через открытую часть поперечного сечения верхнего участка и открытую часть поперечного сечения нижнего участка и заполнять открытую часть датчика нагрузки с верхней части датчика нагрузки до нижней части датчика нагрузки при формировании сваи таким образом, что верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопрягаются через открытую часть поперечного сечения верхнего участка и открытую часть поперечного сечения нижнего участка.
В одном варианте осуществления изобретения при вводе текучей среды под давлением между верхним участком и нижним участком датчика нагрузки нагрузка передается на верхнюю секцию сваи и на нижнюю секцию сваи за счет давления текучей среды на верхний участок и на нижний участок таким образом, что верхний участок толкает вверх верхнюю секцию сваи и/или нижний участок толкает вниз нижний участок сваи. Верхний участок и нижний участок расположены рядом друг с другом до нагнетания между ними текучей среды под давлением. В одном конкретном варианте осуществления изобретения верхний участок и нижний участок разделены разделительной зоной до нагнетания между ними текучей среды под давлением. В еще одном варианте осуществления изобретения верхняя секция сваи и нижняя секция сваи разделяются под действием нагрузки, создавая или увеличивая, таким образом, по меньшей мере одну полость в свае. Одна или более из по меньшей мере одной полости может создаваться в участке сваи, сопрягаемом через открытую часть поперечного сечения верхнего участка и открытую часть поперечного сечения нижнего участка сваи. В одном варианте осуществления изобретения текучая среда под давлением заполняет или частично заполняет одну или более из по меньшей мере одной полости, увеличивая, таким образом, площадь поверхности, фактически перпендикулярную направлению нагрузки в контакте с текучей средой под давлением. В одном варианте осуществления изобретения увеличение площади поверхности обеспечивает приложение большей нагрузки к свае при том же давлении текучей среды под давлением.
В одном варианте осуществления изобретения перед вводом текучей среды под давлением между
верхним и нижним участками верхняя секция сваи и нижняя секция сваи образуют единую сопряженную сваю. В качестве текучей среды под давлением может применяться самоуплотняющаяся текучая среда. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда заполняет или частично заполняет одну или более из по меньшей мере одной полости сваи. Самоуплотняющаяся текучая среда может на постоянной основе заполнять или частично заполнять одну или более из по меньшей мере одной полости. После затвердения бетона, строительного раствора или другого строительного материала верхняя секция сваи и нижняя секция сваи вновь образуют единую сопряженную сваю.
Датчик нагрузки может устанавливаться в свае при помощи арматурного каркаса или другой конструкции, известной в данной области техники. В одном варианте осуществления изобретения датчик нагрузки крепится к арматурному каркасу при помощи скобы, хомута или другой конструкции, известной в данной области техники. В конкретном варианте осуществления изобретения верхний участок датчика нагрузки крепится к арматурному каркасу. В альтернативном варианте осуществления изобретения нижний участок датчика нагрузки крепится к арматурному каркасу таким образом, что датчик нагрузки удерживается в свае в требуемом вертикальном положении, при этом обеспечивается возможность отделения датчика нагрузки при сохранении положения арматурного каркаса. При вводе текучей среды под давлением между верхним участком и нижним участком верхний участок может перемещаться вверх, а нижний участок остается неподвижным относительно арматурного каркаса либо нижний участок перемещается вниз, а верхний участок остается неподвижным относительно арматурного каркаса. В других вариантах осуществления изобретения датчик нагрузки может крепиться к арматурному каркасу с возможностью скольжения таким образом, что датчик нагрузки может скользить вверх и вниз в пределах определенной вертикальной зоны или арматурного каркаса, оставаясь при этом параллельным горизонтальной плоскости таким образом, что верхний и/или нижний участки датчика нагрузки могут скользить вдоль арматурного каркаса при вводе к датчику нагрузки текучей среды под давлением. В одном варианте осуществления изобретения при вводе текучей среды под давлением между верхним участком и нижним участком верхний участок сохраняет примерно постоянное положение относительно нижнего участка.
В одном варианте осуществления рассматриваемого изобретения предложен кольцевой узел для испытаний под нагрузкой или датчик нагрузки, включающий заполняющий материал, способный выдерживать высокое давление; внешний цилиндр, имеющий внешнюю стенку, верхнюю стенку, необязательную внутреннюю стенку и необязательную нижнюю стенку, в котором внутренняя поверхность внешнего цилиндра контактирует с заполняющим материалом и с одной или более магистралей подачи текучей среды в разделительную зону между заполняющим материалом, внешней стенкой и/или необязательной внутренней стенкой. В одном варианте осуществления изобретения разделительная зона содержит мембрану, контактирующую с заполняющим материалом. Текучая среда может подаваться в разделительную зону под давлением, вызывая, таким образом, расширение разделительной зоны. В одном варианте осуществления изобретения в заполняющем материале, внутренней стенке, нижней стенке или в другом компоненте сформирован канал, за счет которого обеспечивается доступ подаваемой текучей среды к прочим компонентам узла и/или за пределы самого узла. Подобный канал может быть сформирован целенаправленно.
В одном варианте осуществления рассматриваемого изобретения предложен кольцевой узел для испытаний под нагрузкой или датчик нагрузки, включающий заполняющий материал, способный выдерживать высокое давление; внешний цилиндр подковообразной формы, имеющий внешнюю стенку, внутреннюю стенку, верхнюю стенку; внутренний цилиндр подковообразной формы, имеющий внешнюю стенку, внутреннюю стенку и нижнюю стенку, в котором внутренняя поверхность внешней стенки внешнего цилиндра контактирует с внешней поверхностью внешней стенки внутреннего цилиндра и внутренняя поверхность внутренней стенки внешнего подковообразного цилиндра контактирует с внешней поверхностью внутренней стенки внутреннего подковообразного цилиндра и с одной или более магистралью подачи текучей среды под давлением в разделительную зону между заполняющим материалом. Разделительная зона может содержать мембрану, контактирующую с заполняющим материалом. Текучая среда может подаваться в разделительную зону под давлением, вызывая, таким образом, расширение разделительной зоны. В одном варианте осуществления изобретения в заполняющем материале, внутренней стенке, нижней стенке и/или в другом компоненте сформирован канал, за счет которого обеспечивается доступ подаваемой текучей среды к прочим компонентам узла и/или за пределы самого узла. В одном варианте осуществления изобретения данный канал формируется целенаправленно.
Один вариант осуществления изобретения относится к способу подготовки свай для сооружения, который содержит встраивание узла кольцевого датчика нагрузки в одну или более строительных свай, ввод текучей среды под давлением в узел датчика нагрузки для разделения каждой строительной сваи на верхнюю секцию и нижнюю секцию с созданием трещины и/или полости между верхней секцией и нижней секцией строительной сваи и заполнение трещины и/или полости, сформированной между верхней секцией и нижней секцией строительной сваи, строительным раствором, бетоном и/или другим строительным материалом. Подобная трещина и/или полость может выполнять функцию расширения разделительной зоны внутри датчика нагрузки для создания дополнительной поверхности, фактически перпендикулярной направлению нагрузки, контактирующей с текучей средой под давлением, для получения
большего усилия при том же давлении текучей среды под давлением. При необходимости определение несущей способности строительной сваи может производиться при вводе текучей среды под давлением в датчик нагрузки, например после разделения строительной сваи на верхнюю секцию и нижнюю секцию.
В конкретном варианте осуществления изобретения кольцевой узел, описанный в данном документе, может применяться для рабочих свай (например, для свай, используемых в качестве фундамента сооружения). Кольцевой узел является недорогим в изготовлении. Кольцевой узел может обеспечивать прохождение бетона и/или строительного раствора через узел после его установки при отливании сваи.
В одном варианте осуществления изобретения в случае необходимости рассматриваемый кольцевой узел или кольцевой датчик нагрузки может размещаться в большинстве или во всех рабочих сваях при строительстве. Кольцевой датчик нагрузки, размещенный в одной или более свай, может оставаться в одной или более свай после проведения испытаний. В одном варианте осуществления изобретения выдержанный строительный раствор, бетон или другой строительный материал остается в кольцевых датчиках нагрузки, и/или трещине, и/или полости между верхней секцией и нижней секцией сваи после расширения датчика нагрузки для разделения сваи на верхнюю секцию и нижнюю секцию и при необходимости определения несущей способности сваи. В одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере 10% рабочих свай могут иметь кольцевые датчики нагрузки. В других вариантах осуществления изобретения по меньшей мере 50%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% или 100% рабочих свай могут иметь кольцевые датчики нагрузки.
При проектировании свай, снабженных кольцевыми датчиками нагрузки, предназначенных для использования в качестве рабочих свай, может приниматься пониженный коэффициент запаса или повышенный коэффициент сопротивления, поскольку возможно более точное определение их несущей способности путем испытания свай. В одном варианте осуществления изобретения коэффициент сопротивления может приниматься 0,6. В другом варианте осуществления изобретения коэффициент сопротивления может приниматься 0,9. В одном варианте осуществления изобретения дешевизна изготовления кольцевых датчиков нагрузки может обеспечиваться за счет выполнения деталей из штампованного материала или в альтернативном варианте из предварительного отливаемого материала. Предпочтительно в вариантах осуществления изобретения стенки кольцевого датчика нагрузки могут выполняться из штампованного материала из-за криволинейной формы кольцевого датчика нагрузки. В конкретном варианте осуществления изобретения в кольцевом датчике нагрузки криволинейной формы могут применяться штампованные детали вместо сварных или полученных токарной обработкой за счет применения не строгих допусков.
Кроме того, компоненты кольцевых датчиков нагрузки могут выбираться учетом их стоимости и простоты. Например, кольцевой датчик нагрузки может содержать штампованный листовой материал, заполняющий материал, который способен выдерживать высокие давления, такой как высокопрочный строительный раствор, и/или резиновые или тканевые мембраны, или эластичные камеры.
Следует отметить, что самоуплотняющаяся текучая среда под высоким давлением может применяться в вариантах осуществления изобретения, не включающих эластичные камеры. Даная самоуплотняющаяся текучая среда может применяться вместо гидравлической текучей среды и обычно представляет собой химическую смесь из дружественных волокон, связующих веществ, полимеров и/или отвер-дителей, которые связываются между собой и, сгущаясь, образуют водонепроницаемое уплотнение. Промышленной смесью с аналогичными характеристиками, которая может применяться в варианте осуществления изобретения, является смесь Slime(r).
Следует заметить, что варианты осуществления рассматриваемого изобретения могут применяться для одного или более типов колонн или свай. Кроме того, один или несколько кольцевых датчиков нагрузки или кольцевых узлов по изобретению могут применяться в отдельной колонне и могут размещаться в различных позициях по вертикали вдоль колонны.
На фиг. 1А-1В приведено сечение конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. В показанном варианте осуществления изобретения имеется датчик нагрузки, содержащий заполняющие материалы 6 кольцевой формы. В одном варианте осуществления изобретения заполняющие материалы 6 способны выдерживать высокое давление с минимальной деформацией, как будет описано ниже. Магистрали 8 подачи текучей среды применяются для ввода гидравлической текучей среды под давлением к заполняющему материалу 6. В показанном варианте осуществления изобретения внешняя цилиндрическая стенка 11 служит границей для кольцеобразных заполняющих материалов 6. Показанный вариант осуществления изобретения также содержит верхнюю пластину 12 и нижнюю пластину 13, которые также ограничивают заполняющие материалы 6. Показанный вариант осуществления изобретения также содержит уплотнения 18, установленные для предотвращения протекания гидравлической текучей среды по внешней цилиндрической стенке 11. В одном варианте осуществления изобретения в качестве уплотнений 18 используются кольцевые уплотнения. Датчик нагрузки может крепиться к арматурному каркасу 21. Как будет показано далее, для крепления датчика нагрузки к арматурному каркасу 21 могут применяться различные конструкции. Как показано на фиг. 1А, центр верхней пластины, центр кольцеобразного заполняющего материала 6 и центр нижней пластины являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов через датчик нагрузки. Открытая центральная часть может обеспечивать прохождение
бетона, строительного раствора или других строительных материалов через датчик нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения открытая центральная часть применяется для формирования сопряженной сваи, участки которой располагаются над и под датчиком нагрузки, при этом участок данной сопряженной сваи проходит через открытую центральную часть. Как показано на фиг. 1В, сформированная свая заключает в себе арматурный каркас 21 и кольцеобразные заполняющие материалы 6.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1В, гидравлическая текучая среда вводится под давлением через магистрали 8 подачи текучей среды. Давление гидравлической текучей среды воздействует на кольцеобразные заполняющие материалы 6, вызывая разделение заполняющих материалов 6. Заполняющие материалы 6 передают приложенную нагрузку на сваю. В показанном варианте осуществления изобретения приложение нагрузки к свае вызывает возникновение трещины в свае, за счет чего в свае формируется полость 24. Полость 24 формируется на открытой центральной части кольцеобразных заполняющих материалов 6. В показанном варианте осуществления изобретения полость 24 сопряжена с зазором между заполняющими материалами 6. Таким образом, обеспечивается поступление гидравлической текучей среды из зазора в полость 24. Гидравлическая текучая среда может полностью или частично заполнять полость 24.
Может применяться самоуплотняющаяся текучая среда, способная временно или постоянно заполнять полость 24 целиком или частично. Гидравлическая текучая среда под давлением заполняет или частично заполняет полость 24 таким образом, что полость 24 становится дополнительной площадкой приложения нагрузки к свае. В одном варианте осуществления изобретения применение полости 24 увеличивает площадь поверхности фактически перпендикулярную направлению нагрузки, контактирующей с текучей средой под давлением, при этом увеличенная площадь поверхности обеспечивает приложение большей нагрузки к свае. Текучая среда под давлением может выводиться наружу и заменяться строительным раствором, бетоном или другим строительным материалом под давлением, который может выдерживаться и формировать сопряженную сваю, проходя через центральную часть датчика нагрузки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения внешняя цилиндрическая стенка 11 выполнена таким образом, что текучая среда под давлением содержится внутри объема, сформированного внешней цилиндрической стенкой 11.
В другом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 2А, кольцевой датчик нагрузки может содержать внешнюю цилиндрическую стенку 11. Внешняя цилиндрическая стенка 11 может быть выполнена из стали, высокопрочного полимера/пластика или из других подходящих известных материалов, которые могут выдерживать высокие давления. Заполняющий материал 6, такой как HSG, может располагаться внутри внешней стенки 11, а дополнительный заполняющий материал 6 может располагаться под заполняющим материалом 6, применяемым совместно с верхним участком для формирования нижнего участка таким образом, что текучая среда под давлением вводится между верхним и нижним участками. Внутренняя поверхность внешней стенки может смазываться для обеспечения скольжения заполняющего материала 6 с пониженным трением по верхней стенке по мере заполнения пространства между заполняющими материалами и полости 24 текучей средой. В одном варианте осуществления изобретения текучая среда сама обеспечивает смазывание. Верхний и нижний участки датчика нагрузки могут располагаться внутри сваи таким образом, что верхняя поверхность верхнего участка заполняющего материала 6 контактирует с материалом сваи над кольцевым датчиком нагрузки, а нижняя поверхность нижнего участка заполняющего материала 6 контактирует с материалом сваи под кольцевым датчиком нагрузки. Одна или несколько магистралей 8 подачи гидравлической текучей среды обеспечивают доставку текучей среды к разрыву между верхним и нижним участками через верхний участок заполняющего материала. По мере нарастания давления текучая среда под давлением воздействует на заполняющий материал, как показано на фиг. 2В, и вызывает формирование полости 24 при разделении сваи на первую, верхнюю секцию и на вторую, нижнюю секцию, при этом текучая среда 24 под давлением заполняет полость 24. Для упрощения размещения кольцевого датчика нагрузки через отверстие в центральной части кольцевого датчика нагрузки может заливаться бетон или другие материалы, применяемые для формирования сваи.
Размер кольцевого узла может зависеть от размера колонны или пробуренной скважины. Внешняя стенка кольцевого датчика нагрузки может иметь радиус, обеспечивающий его размещение вблизи от арматурного каркаса при нахождении кольцевого датчика нагрузки внутри колонны. Размер стенок может определяться площадью поверхности, необходимой для приложения необходимой силы. В вариантах осуществления изобретения, использующих верхние пластины и/или нижние пластины, могут применяться пластины, которые крепятся к секции сваи над датчиком нагрузки и/или к секции сваи под датчиком нагрузки. Верхний участок датчика нагрузки и нижний участок датчика нагрузки расположены таким образом, что при их разделении их относительное положение сохраняется. Таким образом, секция сваи, расположенная выше, верхний участок датчика, нижний участок датчика и необязательная секция сваи под датчиком работают как единая свая, а не как две плавающих секции сваи. Если датчик расположен в нижней части колонны, датчик может находиться на грунте или, например, на цементном участке, толщина которого может составлять от 15,24 см до 30,48 см либо иметь другое соответствующее значение. Открытая центральная часть кольцевого датчика нагрузки обеспечивает простоту доступа вводи
мого бетона или другого материала для изготовления свай через кольцевой датчик нагрузки для формирования участка сваи под кольцевым датчиком нагрузки. В различных конкретных вариантах осуществления изобретения отверстие в центре кольцевого датчика нагрузки может составлять по меньшей мере 25 %, по меньшей мере 50 % и по меньшей мере 75 % от площади поперечного сечения кольцевого датчика нагрузки. В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3С, отверстие в центре кольцевого датчика нагрузки может составлять, по меньшей мере, 20% от площади поперечного сечения кольцевого датчика нагрузки для упрощения прохождения бетона через отверстие. В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3В, отверстие составляет по меньшей мере 40% от площади поперечного сечения кольцевого датчика нагрузки, а в еще одном конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3А, отверстие составляет по меньшей мере 60% от площади поперечного сечения кольцевого датчика нагрузки.
На фиг. 5А-5В показано сечение конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. В приведенном варианте осуществления изобретения датчик нагрузки имеет форму кольца. Два Г-образных элемента применяются для создания плоскости ввода текучей среды под давлением. В одном варианте осуществления изобретения, как будет описано ниже, между двумя Г-образными элементами могут содержаться заполняющие материалы 6, способные выдерживать высокое давление с минимальной деформацией таким образом, что заполняющий элемент дополняет один или несколько Г-образных элементов во многом аналогично тому, как это показано на фиг. 1А и 1В. Магистрали 8 подачи текучей среды применяются для подачи гидравлической текучей среды под давлением в зазор между верхним Г-образным элементом 12 и нижним Г-образным элементом. В показанном варианте осуществления изобретения внешняя цилиндрическая стенка 11 является частью верхнего Г-образного элемента 12, как и верхняя пластина, при этом внешняя стенка и верхняя пластина образуют верхний Г-образный элемент. Внешняя стенка служит внешней границей для любого применяемого кольцеобразного заполняющего материала 6. Показанный вариант осуществления изобретения также содержит нижнюю пластину и внутреннюю стенку, которые совместно образуют нижний Г-образный элемент. Внешняя стенка может служить границей для любого заполняющего материала 6, применяемого над нижней пластиной нижнего Г-образного элемента. Показанный вариант осуществления изобретения также содержит уплотнения 18, установленные для предотвращения протекания гидравлической текучей среды по внешней цилиндрической стенке 11. В одном варианте осуществления изобретения в качестве уплотнений 18 используются кольцевые уплотнения. Датчик нагрузки может крепиться к арматурному каркасу 21. Как будет показано далее, для крепления датчика нагрузки к арматурному каркасу 21 могут применяться различные конструкции. Как показано на фиг. 5А, центр верхней пластины, центр кольцеобразного заполняющего материала 6 и центр нижней пластины являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов через датчик нагрузки. Открытая центральная часть может обеспечивать прохождение бетона, строительного раствора или других строительных материалов через датчик нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения открытая центральная часть применяется для формирования сопряженной сваи, участки которой располагаются над и под датчиком нагрузки, при этом участок данной сопряженной сваи проходит через открытую центральную часть. Как показано на фиг. 5В, сформированная свая заключает в себе арматурный каркас 21 и кольцеобразные заполняющие материалы 6.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5В, гидравлическая текучая среда вводится под давлением через магистрали 8 подачи текучей среды. Давление гидравлической текучей среды воздействует на кольцеобразную верхнюю пластину и нижнюю пластину и/или на любые применяемые заполняющие материалы 6, вызывая разделение верхней пластины и нижней пластины. Верхняя пластина и нижняя пластина передают приложенную нагрузку на сваю. В показанном варианте осуществления изобретения приложение нагрузки к свае вызывает возникновение трещины в свае, за счет чего в свае формируется полость 24. Полость 24 формируется на открытой центральной части кольцеобразного датчика нагрузки. В показанном варианте осуществления изобретения полость 24 сопряжена с зазором между верхней пластиной и нижней пластиной. Таким образом, обеспечивается поступление гидравлической текучей среды из зазора в полость 24. Гидравлическая текучая среда может полностью или частично заполнять полость 24. Может применяться самоуплотняющаяся текучая среда, способная временно или постоянно заполнять полость 24 целиком или частично. Гидравлическая текучая среда под давлением заполняет или частично заполняет полость 24 таким образом, что полость 24 становится дополнительной площадкой приложения нагрузки к свае. В одном варианте осуществления изобретения применение полости 24 увеличивает площадь поверхности, фактически перпендикулярную направлению нагрузки, контактирующей с текучей средой под давлением, при этом увеличенная площадь поверхности обеспечивает приложение большей нагрузки к свае. Текучая среда под давлением может выводиться наружу и заменяться строительным раствором, бетоном или другим строительным материалом под давлением, который может выдерживаться и формировать сопряженную сваю, проходя через центральную часть датчика нагрузки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения стенка 11 внешнего цилиндра выполнена таким образом, что текучая среда под давлением содержится внутри объема, сформированного стенкой 11 внешнего цилиндра.
Как показано на фиг. 1А, 2А и 5А, между верхним участком и нижним участком датчика нагрузки
имеется зазор, который является зазором между верхней пластиной и нижней пластиной двух Г-образных элементов, показанных на фиг. 5А. Описание приводится на основании фиг. 5А. Предпочтительно для исключения формирования сжимаемых пузырьков в системе с текучей средой под давлением на данном участке зазора количество воздуха или другого сжимаемого газа сведено к минимуму. В конкретном варианте осуществления изобретения между верхней пластиной и нижней пластиной может размещаться бумага, пластик или другой материал, который смещается при вводе текучей среды под давлением через магистрали 8 подачи текучей среды. В одном варианте осуществления изобретения материал может размещаться в зазоре между верхней пластиной и нижней пластиной таким образом, что при отсутствии необходимости в проведении испытаний после заливки сваи вокруг датчика нагрузки нагружение сваи не вызовет какого-либо сжатия на участке зазора между верхней пластиной и нижней пластиной. Участок зазора между верхней пластиной и нижней пластиной может рассматриваться как плоскость ослабления, которая обеспечивает ввод текучей среды под давлением в зазор и воздействие на верхнюю пластину в направлении вверх и на нижнюю пластину в направлении вниз для разлома сваи на первую, верхнюю секцию и вторую, нижнюю секцию. У Г-образных элементов, показанных на фиг. 5А, предпочтительно длина внешней стенки 11 по меньшей мере в два раза больше ожидаемой величины зазора в полости 24. В конкретных вариантах осуществления изобретения данная величина зазора может составлять менее 2,54 см или 3,08 см. Г-образные элементы могут содержать подкладки для формирования нижней пластины внутренней стенки.
В одном варианте осуществления изобретения в качестве текучей среды под давлением и/или для заполнения отверстий, трещин или полостей датчика нагрузки или конструкции, такой как свая под нагрузкой, может применяться строительный раствор, бетон и/или другой строительный материал. За счет применения строительного раствора, бетона или другого строительного материала для заполнения любых трещин или пустот в датчике нагрузки, таких как зазор между верхним и нижним участками или других трещин или пустот между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи, после отделения верхней секции от нижней секции выдержанный строительный раствор, бетон или другие строительные материалы могут надежно поддерживать зазор между верхней секцией и нижней секцией для получения строительной сваи, которая может применяться после того, как строительный раствор, бетон или другой строительный материал будет выдержан или будет зафиксирован другим способом.
Также может применяться самоуплотняющаяся текучая среда, которая обычно представляет собой химическую смесь из дружественных волокон, твердых частиц, связующих веществ, полимеров и/или отвердителей, которые связываются между собой, образуя водонепроницаемое уплотнение. Промышленные образцы смесей с аналогичными характеристиками, которые могут применяться в вариантах осуществления изобретения, включают без наложения ограничений Slime(r) и AMERSEAL(r). В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда применяется для датчиков нагрузки, не включающих уплотнения 18, внешние стенки 11, верхние пластины 12, нижние пластины 13 и/или прочие компоненты. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда устраняет протечки в узле и/или уплотняет трещины в испытываемой конструкции. В одном варианте осуществления изобретения текучая среда вдавливается в отверстие, трещину или полость за счет приложенного давления. В одном варианте осуществления изобретения применение самоуплотняющейся текучей среды приводит к созданию постоянного гибкого уплотнения. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда заполняет или частично заполняет полость, образованную в результате работы датчика нагрузки. В одном варианте осуществления изобретения полость, образованная в результате работы датчика нагрузки, применяется в качестве площадки для приложения нагрузки во время проведения испытания. В одном варианте осуществления изобретения самоуплотняющаяся текучая среда применяется для создания давления во время испытания, а затем остается для уплотнения отверстий или заполнения трещин или полостей после завершения испытания. В одном варианте осуществления изобретения в заполняющем материале 6, внешних стенках 11, верхних пластинах 12, нижних пластинах 13 и/или в других компонентах датчика нагрузки формируется канал, через который обеспечивается доступ самоуплотняющейся текучей среды к местам протечек, трещинам или полостям. В одном варианте осуществления изобретения данный канал формируется целенаправленно.
В вариантах осуществления изобретения текучая среда для создания давления может выполнять функции самоуплотнения через магистрали 8 подачи текучей среды, что позволяет исключить необходимость в уплотнениях для поддержания высокого давления. В конкретных вариантах осуществления изобретения может применяться самоуплотняющаяся текучая среда, обеспечивающая устранение любых протечек в узле. Применение самоуплотняющейся текучей среды может позволить смягчить требования к допускам и/или к наличию уплотнительных механизмов, таких как кольцевые уплотнения. Применение самоуплотняющейся текучей среды может снизить затраты на изготовление и/или эксплуатацию вариантов осуществления кольцевого датчика нагрузки. В других вариантах осуществления изобретения, в которых наличие уплотнений является желательным или необходимым, возможно применение уплотнений 18, таких как кольцевые уплотнения.
Бетонная свая может полностью охватывать кольцевой узел. Бетон может заливаться через отверстие в кольцевом датчике нагрузки и заполнять объем вокруг всего кольцевого узла. Внешняя стенка
кольцевого датчика нагрузки может иметь механизм крепления к арматурному каркасу 21. Механизм может представлять собой одну или несколько скоб.
При испытании сваи в бетоне сваи может формироваться трещина за счет расширения кольцевого датчика нагрузки. На фиг. 6 показан вид сверху кольцевого датчика нагрузки, имеющего входные отверстия 101 для подачи текучей среды и/или отверждаемого материала. По мере подачи текучей среды под давлением через входные отверстия 101 происходит распространение 102 текучей среды под давлением и начинается такое разрушение (разламывание) 103 сваи, при котором свая разделяется на первую (верхнюю) секцию и вторую (нижнюю) секцию. Соответственно в свае могу возникать трещины или полости. Эти полости могут заполняться бетоном, строительным раствором и/или самоуплотняющейся текучей средой. Эти полости также могут заполняться при помощи известных технологий, например через подающие или выпускные магистрали.
В вариантах осуществления кольцевого узла, подобного показанному на фиг. 1А, 2А и 5А, для разделения верхнего участка и нижнего участка применяется эластичная камера, при этом текучая среда под давлением подается в эластичную камеру, камера расширяется и разделяет верхний участок и нижний участок кольцевого узла, в результате чего происходит разрушение сваи на верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи. В конкретном варианте осуществления изобретения отдельная подающая магистраль может подавать текучую среду в полость 24 после формирования полости 24 и подавать материал для затверждения в полости 24 после завершения испытания. В альтернативном варианте осуществления изобретения эластичная камера может быть выполнена таким образом, что она может разрываться после создания полости 24 для обеспечения попадания текучей среды, введенной под давлением в камеру, в полость 24, выталкивания вверх верхней секции сваи и выталкивания вниз нижней секции сваи. В конкретных вариантах осуществления кольцевой датчик нагрузки может располагаться в районе или рядом с нижней частью буровой сваи. В других вариантах осуществления изобретения кольцевой датчик нагрузки может располагаться на других участках сваи или на множестве участков сваи. Как показано на фиг. 4, в одном варианте осуществления изобретения кольцевой датчик 20 нагрузки может располагаться внутри сваи. Кольцевой датчик 20 нагрузки может крепиться к арматурному каркасу 21, например при помощи скобы 9. В одном варианте осуществления изобретения магистрали 8 подачи текучей среды могут подавать в эластичную камеру или в зазор между верхним участком и нижним участком не воду иди гидравлическую текучую среду под давлением, а строительный раствор. В другом варианте осуществления изобретения, в котором для испытания применяется вода под давлением, вода может выводиться через выпускную магистраль (не показанную на фигуре) по мере подачи строительного раствора в кольцевой датчик нагрузки. Еще в одном варианте осуществления изобретения полость 24, сформированная между секцией сваи над кольцевым датчиком нагрузки и секцией сваи под кольцевым датчиком нагрузки, может заполняться, например, строительным раствором или самоуплотняющейся текучей средой, так же, как и зона расширения. Предпочтительно кольцевой датчик нагрузки выполнен таким образом, что при его расширении участок кольцевого датчика нагрузки, который стремится перемещаться вверх при расширении кольцевого датчика нагрузки (верхний участок), достаточно скреплен с участком сваи над кольцевым датчиком нагрузки, участок кольцевого датчика нагрузки, который стремится перемещаться вниз при расширении кольцевого датчика нагрузки (нижний участок), достаточно скреплен с участком сваи под кольцевым датчиком нагрузки и между верхним участком и нижним участком сохраняется достаточная связь для предотвращения относительного поперечного перемещения участка сваи, связанного с верхним участком, и участка сваи, связанного с нижним участком. Таким образом, после заполнения зазора между верхним участком и нижним участком и полости 24 материалом, который предотвращает сближение верхнего участка и нижнего участка после расширения, кольцевой датчик нагрузки связан с участком сваи над кольцевым датчиком нагрузки и с участком сваи под кольцевым датчиком нагрузки для сохранения целостности сваи как единой сваи, а не двух секций сваи, плавающих одна относительно другой в вертикальном или в поперечном направлении.
Одним из контролируемых параметров может быть объем текучей среды, прошедшей через магистрали текучей среды в зазор между верхним участком и нижним участком. Замеренный объем можно использовать как средство контроля за отверстием кольцевого узла. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения возможно применение множества технологий измерения перемещения. В одном варианте осуществления изобретения может осуществляться замер перемещения гибкого элемента, как известно в данной области техники. Во втором варианте осуществления изобретения перемещение может контролироваться при помощи гидроакустической системы. В третьем варианте осуществления изобретения для контроля расстояния может применяться световая система (например, лазерная или фотоэлектрическая). В четвертом варианте осуществления изобретения может контролироваться количество текучей среды, поданной в эластичную камеру, и давление текучей среды. Может потребоваться калибровка измерений из-за множества факторов, таких как расширение шлангов. В одном варианте осуществления изобретения данные измеряемые параметры контролируются, записываются и/или обрабатываются при помощи системы обработки данных, описываемой ниже. В одном варианте осуществления изобретения функции контроля, записи и/или обработки измеряемых параметров реализованы в одном или нескольких носителях, считываемых компьютером, как описано ниже.
В одном варианте осуществления изобретения один или несколько этапов способа определения несущей способности одной или нескольких конструкций могут выполняться системой обработки данных, как описано ниже. В одном варианте осуществления изобретения функции данного способа реализованы в одном или нескольких компьютерных носителях данных, как описано ниже.
В одном варианте осуществления изобретения один или несколько этапов способа приложения нагрузки к одной или нескольким конструкциям могут выполняться системой обработки данных, как описано ниже. В одном варианте осуществления изобретения функции данного способа реализованы в одном или нескольких компьютерных носителях данных, как описано ниже.
Объекты изобретения могут быть описаны в общем контексте исполняемых компьютером инструкций, таких как программные модули, выполняемые компьютером. В общем случае программные модули включают алгоритмы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют конкретные задачи или реализуют определенные абстрактные типы данных. Подобные программные модули могут быть реализованы при помощи компонентов устройства, программных компонентов или их комбинации. Кроме того, специалистам в данной области техники понятно, что изобретение может быть реализовано при помощи множества конфигураций компьютерных систем, включающих многопроцессорные системы, электронные системы на основе микропроцессоров или программируемые бытовые электронные системы, миникомпьютеры, универсальных вычислительных машин и тому подобных систем. В настоящем изобретении приемлемо использование любого числа компьютерных систем или компьютерных сетей.
Конкретные средства устройства, языки программирования, компоненты, процессы, протоколы и различные подробности, включающие операционные среды и тому подобные аспекты, излагаются для полноты понимания настоящего изобретения. В других случаях структуры, устройства и процессы показаны в виде блок-схем без подробностей во избежание усложнения описания настоящего изобретения. При этом обычному специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено и без этих конкретных деталей. Компьютерные системы, серверы, рабочие станции и прочие машины могут соединяться между собой через среду связи, включающую, например, сеть или сети.
Специалистам в данной области техники понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы, помимо прочего, в способе, системе или компьютерном программном продукте. Соответственно варианты осуществления изобретения могут принимать форму реализации средствами устройства, программной реализации или реализации, сочетающей обе эти части (программную реализацию и реализацию при помощи средств устройства). В одном варианте осуществления изобретения настоящее изобретение выполнено в форме компьютерного программного продукта, который содержит используемые компьютером инструкции, реализованные на одном или нескольких считываемых компьютером носителях. Способы, структуры данных, интерфейсы и прочие аспекты изобретения, описанные выше, могут быть реализованы в виде подобного компьютерного программного продукта.
Считываемый компьютером носитель может содержать как носитель с возможностью изменения данных, так и носитель без возможности изменения данных, съемный или несъемный носитель и носитель, считываемый базой данных, переключатель и различные другие сетевые устройства. В качестве примера, не накладывающего ограничений, считываемые компьютером носители содержат носители, реализованные любым способом или технологией хранения информации. Примеры хранимой информации включают исполняемые компьютером инструкции, структуры данных, программные модули и другие виды представления данных. Примеры носителей включают без наложения ограничений носители доставки информации, ОЗУ, ПЗУ, электрически-стираемое программируемое ПЗУ, запоминающее устройство с групповой перезаписью или с другой технологией хранения данных, компакт-диск, универсальный цифровой диск, голографический носитель или другое оптическое дисковое устройство хранения, магнитные кассеты, магнитную пленку, магнитный дисковый накопитель и прочие магнитные устройства хранения данных. Эти технологии могут обеспечивать мгновенное, временное или постоянное хранение данных. В одном варианте осуществления изобретения применяется постоянный носитель.
Изобретение может быть реализовано в распределенных компьютерных средах, в которых задачи выполняются устройствами удаленной обработки данных, которые связаны через сеть связи или другую среду связи. В распределенной компьютерной среде программные модули могут располагаться как на локальном, так и на удаленном носителе компьютерных данных, включающем запоминающие устройства. Исполняемые компьютером инструкции формируют интерфейс для обеспечения реакции компьютера в соответствии с данными, поступающими от источника данных. Инструкции взаимодействуют с другими фрагментами кода для инициирования множества задач в соответствии с данными, полученными совместно с источником принятых данных.
Настоящее изобретение может быть реализовано в сетевой среде, такой как сеть связи. Подобные сети широко применяются для соединения различных типов сетевых элементов, таких как маршрутизаторы, серверы, шлюзы и тому подобные элементы. Кроме того, изобретение может быть реализовано в многосетевой среде, имеющей различные соединенные общедоступные и/или частные сети.
Связь между элементами сети может быть беспроводной или проводной. Как понятно специалистам
в данной области техники, сети связи могут быть выполнены в нескольких различных формах и могут использовать несколько различных протоколов связи.
Варианты осуществления рассматриваемого изобретения могут быть реализованы в процессорной системе. Компоненты процессорной системы могут размещаться в одиночном компьютере или быть распределены по сети, как это известно в данной области техники. В одном варианте осуществления изобретения компоненты системы обработки данных распределены по считываемым компьютером носителям. В одном варианте осуществления изобретения пользователь может осуществлять доступ к системе обработки данных через клиентское устройство. В одном варианте осуществления изобретения некоторые из функций или система обработки данных могут храниться и/или выполняться на подобном устройстве. Подобные устройства могут иметь множество форм. В качестве примера клиентское устройство может представлять собой настольный или портативный персональный компьютер, карманный компьютер, устройство воспроизведения файлов формата МР3, устройство связи, такое как телефон, пейджер, устройство для чтения электронной почты или устройство передачи текстовых сообщений или любую комбинацию этих или прочих устройств. В одном варианте осуществления изобретения клиентское устройство может осуществлять соединение с системой обработки данных через сеть. Как описано выше, клиентское устройство может осуществлять соединение с сетью при помощи различных технологий доступа, как беспроводных, так и проводных. Кроме того, клиентское устройство может содержать один или несколько интерфейсов ввода и вывода, которые поддерживают доступ пользователя к системе обработки данных. Подобные пользовательские интерфейсы могут также содержать различные устройства ввода и вывода, которые облегчают ввод данных пользователем или обеспечивают представление информации для пользователя. Подобные устройства ввода-вывода помимо прочих устройств могут содержать без наложения ограничений манипулятор "мышь", монитор, микрофон, динамик, принтер, сканер. Как описано выше, клиентские устройства могут поддерживать работу с различными видами и типами клиентских приложений.
Все патенты, заявки на патент, предварительные заявки на патент и публикации, на которые имеются ссылки или которые цитируются в данном документе, полностью включаются по ссылке в данный документ вместе со всеми фигурами и таблицами в той степени, в которой они не противоречат явно изложенным положениям настоящего описания.
Следует понимать, что примеры и варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, приведены исключительно в иллюстративных целях и что специалистами в данной области техники могут быть предложены различные модификации или изменения в свете данного описания, которые следует считать не выходящими за пределы сути и сферы действия данной заявки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Датчик определения несущей нагрузки сваи, содержащий
верхний участок (12) датчика нагрузки и
нижний участок (13) датчика нагрузки, расположенный рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми и обеспечивают прохождение материалов с верхнего участка (12) датчика нагрузки под нижний участок (13) датчика нагрузки через открытую по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем датчик нагрузки выполнен таким образом, что верхний участок (12) датчика нагрузки прикреплен к верхней секции сваи, а нижний участок (13) датчика нагрузки прикреплен к нижней секции сваи, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопрягаются через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки с обеспечением ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, что вызывает создание силы, направленной на разъединение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки и приводящей к направленному вверх воздействию верхнего участка (12) датчика нагрузки на верхнюю секцию сваи с направленным вверх усилием и к направленному вниз воздействию нижнего участка (13) датчика нагрузки на нижнюю секцию сваи с направленным вниз усилием для создания по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки таким образом, что после создания по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), при этом текучая среда под давлением, поступающая по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхнюю секцию сваи и дополнительного направленного вниз усилия на нижнюю секцию сваи.
2. Датчик нагрузки по п.1, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю
цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину,
при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку
(10) и нижнюю пластину,
при этом по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки является по меньшей мере частью верхней пластины, причем по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины,
при этом датчик нагрузки выполнен таким образом, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11) либо по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки находится внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленной вверх силы создается за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленной вниз силы создается за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.
3. Датчик нагрузки по п.2, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.
4. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть внутренней цилиндрической стенки (10) расположена внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой
(11) , верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной
полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
5. Датчик нагрузки по п.3, в котором, если по меньшей мере часть цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
6. Способ приложения нагрузки к свае с помощью датчика нагрузки по любому из пп.1-5, содержащий
установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи;
установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки;
ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка
(12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со сто-
роны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием
и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией
сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) дат-
чика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом
после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по
меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением,
которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает созда-
ние дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направ-
ленного вниз усилия на нижней секции сваи.
7. Способ по п.6, дополнительно содержащий заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) строительным материалом.
8. Способ по п.6, в котором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки имеется зазор, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки содержит ввод текучей среды под давлением в зазор между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагруз
7.
ки, при этом по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24) сопряжена с зазором между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки.
9. Способ по п.7, в котором строительный материал выбирается из группы, состоящей из строительного раствора и бетона.
10. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 20% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 20% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.
11. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 40% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 40% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.
12. Способ по п.6, в котором по меньшей мере 60% площади поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере 60% площади поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми.
13. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки устанавливают до отливания сваи, при этом материалы для отливания сваи проходят через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и через открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.
14. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением является самоуплотняющейся.
15. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением полностью заполняет по меньшей мере одну полость (24).
16. Способ по п.6, в котором нижний участок (13) датчика нагрузки содержит нижнюю пластину, при этом нижняя пластина прикреплена к нижней секции сваи.
17. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к свае.
18. Способ по п.6, дополнительно содержащий определение нагрузки, приложенной к верхней секции сваи и нижней секции сваи.
19. Способ по п.6, дополнительно содержащий после заполнения текучей средой под давлением по меньшей мере участка одной, нескольких или всех полостей (24) заполнение одной, нескольких или всех полостей (24) материалом, способным отверждаться для поддержания зазора между верхним участком
(12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при котором верхняя секция сваи,
верхний участок (12) датчика нагрузки, нижний участок (13) датчика нагрузки, нижняя секция сваи и
материал после отверждения работают как единая свая.
20. Способ по п.6, в котором текучую среду под давлением вводят между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки после отливания сваи.
21. Способ по п.6, в котором, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом, по меньшей мере, участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположен в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, причем верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, и, по меньшей мере, через участок открытой части поперечного сечения нижнего участка
(13) датчика нагрузки, расположенный в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика на-
грузки.
22. Способ по п.6, в котором верхняя секция сваи и нижняя секция сваи сопряжены вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после введения текучей среды между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки формируют одну, несколько или все полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем вокруг внешнего периметра поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и внешнего периметра поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.
23. Способ по п.6, в котором открытая часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки, при этом открытая часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки расположена в центре поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки.
24. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит строительный раствор.
25. Способ по п.6, в котором текучая среда под давлением содержит бетон.
22.
26. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки разделены разделительной зоной до ввода текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки включает ввод текучей среды под давлением в разделительную зону.
27. Способ по п.6, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину,
при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину,
причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть нижней пластины,
при этом перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки устанавливают, по меньшей мере, участок внутренней цилиндрической стенки (10) внутри внешней цилиндрической стенки (11) или устанавливают по меньшей мере часть цилиндрической стенки верхнего участка (12) датчика нагрузки внутри цилиндрической стенки нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом по меньшей мере часть направленного вверх усилия создают за счет давления текучей среды на верхнюю пластину, при этом по меньшей мере часть направленного вниз усилия создают за счет давления текучей среды на нижнюю пластину.
28. Способ по п.27, в котором перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.
29. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок внутренней цилиндрической стенки (10) расположен внутри внешней цилиндрической стенки (11), вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
30. Способ по п.28, в котором, если по меньшей мере участок цилиндрической стенки (11) верхнего участка (12) датчика нагрузки расположен внутри цилиндрической стенки (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, вводимая под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной текучая среда ограничена цилиндрической стенкой (10) нижнего участка (13) датчика нагрузки, верхней пластиной, нижней пластиной и сваей до момента формирования по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи.
31. Способ установки множества свай для восприятия рабочей нагрузки, содержащий
установку множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки,
при этом установка множества свай в требуемое положение в пласте для восприятия рабочей нагрузки содержит для каждой сваи из множества свай
установку верхнего участка (12) датчика нагрузки под верхней секцией сваи, при этом верхний участок (12) датчика нагрузки крепят к верхней секции сваи;
установку нижнего участка (13) датчика нагрузки под и рядом с верхним участком (12) датчика нагрузки и над нижней секцией сваи, при этом нижний участок (13) датчика нагрузки крепят к нижней секции сваи, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки являются открытыми, при этом верхнюю секцию сваи и нижнюю секцию сваи сопрягают через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки;
ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, при этом ввод текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки вызывает разделение верхнего участка (12) датчика нагрузки и нижнего участка (13) датчика нагрузки, воздействие со стороны верхнего участка (12) датчика нагрузки вверх на верхнюю секцию сваи направленным вверх усилием, воздействие со стороны нижнего участка (13) датчика нагрузки вниз на нижнюю секцию сваи направленным вниз усилием и формирование по меньшей мере одной полости (24) между верхней секцией сваи и нижней секцией сваи на участке сваи, проходящем через открытую часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки и открытую часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки, при этом после формирования по меньшей мере одной полости (24) текучая среда под давлением заполняет по меньшей мере часть одной, нескольких или всех полостей (24), причем текучая среда под давлением, которая поступает по меньшей мере в часть одной, нескольких или всех полостей (24), вызывает создание дополнительного направленного вверх усилия на верхней секции сваи и дополнительного направ
ленного вниз усилия на нижней секции сваи;
приложение соответствующих нагрузок по меньшей мере к двум сваям через соответствующие датчики нагрузки;
измерение по меньшей мере двух соответствующих последствий воздействия приложенной нагрузки по меньшей мере на две сваи и
определение соответствия множества свай по меньшей мере одному конструкторскому критерию несущей способности на основе приложенных нагрузок и по меньшей мере двух замеренных последствий приложения нагрузки по меньшей мере к двум сваям.
32. Способ по п.31, в котором одним из по меньшей мере одного конструкторского критерия является коэффициент запаса.
33. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 10% от множества свай.
34. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 50% от множества свай.
35. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 80% от множества свай.
36. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют по меньшей мере 90% от множества свай.
37. Способ по п.31, в котором по меньшей мере две сваи составляют 100% от множества свай.
38. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,6.
39. Способ по п.31, в котором коэффициент сопротивления сваи составляет по меньшей мере 0,9.
40. Способ по п.31, в котором верхний участок (12) датчика нагрузки содержит внешнюю цилиндрическую стенку (11) и верхнюю пластину;
при этом нижний участок (13) датчика нагрузки содержит внутреннюю цилиндрическую стенку (10) и нижнюю пластину, причем по меньшей мере часть поперечного сечения верхнего участка (12) датчика нагрузки составляет по меньшей мере часть верхней пластины, при этом по меньшей мере часть поперечного сечения нижнего участка (13) датчика нагрузки является по меньшей мере частью нижней пластины.
41. Способ по п.40, в котором датчик нагрузки выполнен так, что перед вводом текучей среды под давлением между верхним участком (12) датчика нагрузки и нижним участком (13) датчика нагрузки, по меньшей мере, участок верхней пластины примыкает, по меньшей мере, к участку нижней пластины, при этом ввод текучей среды под давлением между верхней пластиной и нижней пластиной приводит к возникновению силы, стремящейся переместить верхний участок (12) датчика нагрузки и нижний участок (13) датчика нагрузки в противоположные стороны.
42. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внешней цилиндрической стенкой (11), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.
43. Способ по п.41, в котором текучая среда под давлением, вводимая между верхней пластиной и нижней пластиной, первоначально ограничена внутренней цилиндрической стенкой (10), верхней пластиной, нижней пластиной и сваей.
41.
41.
41.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032636
- 1 -
032636
- 1 -
032636
- 1 -
032636
- 1 -
032636
- 9 -
032636
- 22 -