ШПУНТОВАЯ СВАЯ Российский патент 2002 года по МПК E02D5/02 

Изобретение относится к металлическим шпунтовым сваям для возведения шпунтовых стенок в грунте.

Известна шпунтовая свая, включающая корпус с боковыми кромками и замковые элементы, образованные на противоположных боковых кромках корпуса (авт. свид. СССР 1477842, E 02 D 5/00, E 02 D 5/02, опубл. 1989). Корпус содержит стенку и примыкающие к стенке полки. Толщина стенки в средней части меньше толщины ее крайних участков. Полка имеет участок с постоянной толщиной и участок с переменной толщиной, примыкающий к стенке. Замковые элементы выполнены в виде крючков.

Недостаток известной шпунтовой сваи состоит в технологической сложности ее изготовления многооперационной горячей прокаткой в конструктивно сложном прокатном стане.

Известна трубчатая шпунтовая свая, включающая трубчатый корпус и прикрепленные к трубчатому корпусу с его диаметрально противоположных сторон кольцевые замки, в каждом из которых выполнена продольная прорезь (заявка Японии В 4-44646, E 02 D 5/14, опубл. 1992).

Трубчатая шпунтовая свая обладает конструктивной простотой и простотой в изготовлении, поскольку в качестве ее корпуса использована труба большого диаметра. Кольцевые замки изготовлены из труб малого диаметра посредством выполнения в их стенках продольных прорезей.

Недостаток трубчатой шпунтовой сваи состоит в большом весе и габаритах. Кроме того, трубчатые шпунтовые сваи ненадежно соединяются между собой.

Наиболее близкой к заявляемой по совокупности признаков и достигаемому техническому результату является известная шпунтовая свая, описанная в патенте США 5333971, E 02 D 5/00, E 02 D 7/20, НКИ 405-281, опубл. 1994). Шпунтовая свая включает корпус с боковыми кромками, охватывающий и охватываемый замковые элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса. Корпус выполнен из листа одинаковой толщины, согнутого с образованием стенки, полок и концевых участков. Боковые полки расположены под углом относительно стенки. Концевые участки примыкают к полкам и заканчиваются боковыми кромками, к одной из которых прикреплена разрезная муфта, выполненная в виде трубы с продольной прорезью в ее стенке, а к второй прикреплена головка в виде круглого стержня. Разрезная муфта и головка представляют собой замковые элементы. При соединении шпунтовых свай между собой головка одной шпунтовой сваи входит в муфту смежной шпунтовой сваи.

Недостатком известной шпунтовой сваи является низкая прочность на изгиб вследствие влияния протяженных в поперечном сечении шпунтовой сваи концевых участков полок, параллельных стенке. Кроме того, известная шпунтовая свая сложна в изготовлении, поскольку для изготовления ее корпуса, имеющего линии перегиба, требуется сложное оборудование, например прокатный стан.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении прочности шпунтовой сваи на изгиб при упрощении ее изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в шпунтовой свае, включающей корпус с боковыми кромками, охватывающий и охватываемый замковые элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса, согласно изобретению корпус имеет форму цилиндрического сегмента с радиальным углом не более 180^o, вырезанного из круглой трубы по линиям, параллельным ее оси, причем к средней части корпуса прикреплена перемычка, простирающаяся по длине корпуса и образующая с его поверхностью воздушную полость в виде линзы.

Кроме того, шпунтовая свая может быть снабжена фиксирующими элементами, распределенными по длине корпуса, причем фиксирующие элементы жестко связывают боковые кромки корпуса между собой.

Шпунтовая свая может быть снабжена продольными ребрами жесткости, примыкающими своей плоскостью к каждой боковой кромке корпуса.

Охватывающий элемент может быть дополнительно прикреплен к фиксирующим элементам.

Охватывающий элемент может быть образован из двух уголков, состыкованных друг с другом концами полок с образованием зазора между противоположными свободными концами полок шириной не менее толщины стенки корпуса, а охватываемый элемент в поперечном сечении может иметь форму треугольника, прикрепленного к корпусу своей вершиной.

Выполнением корпуса в форме цилиндрического сегмента, вырезанного из круглой трубы, упрощена конструкция шпунтовой сваи, поскольку ее корпус не имеет резких перегибов. Изготовление такого корпуса не требует сложного оборудования. В наиболее простом варианте он может быть изготовлен разрезанием готовой трубы по ее диаметру на две части с одновременным получением двух корпусов. В другом варианте готовая труба может быть разрезана по трем линиям реза на три одинаковые части с радиальным углом 120^o каждая. Радиальный угол может быть иным, но не более 180^o.

Перемычка, образующая с поверхностью корпуса воздушную полость в виде линзы, значительно повышает прочность шпунтовой сваи на изгиб при ее установке в шпунтовую стенку, увеличивает жесткость корпуса шпунтовой сваи и препятствует ее скручиванию. Перемычка может быть установлена с внутренней или внешней стороны корпуса, образуя соответственно внутреннюю или внешнюю линзообразную воздушную полость.

Фиксирующие элементы, распределенные по длине корпуса, жестко связывают боковые кромки корпуса между собой, что препятствует деформированию корпуса и прикрепленных к нему замковых элементов под действием внешних нагрузок.

Продольные ребра жесткости не только повышают жесткость корпуса, но и упрощают прикрепление замковых элементов к корпусу с высокой точностью в случае деформирования корпуса или его кромок, поскольку являются промежуточными деталями, устанавливаемыми между корпусом и замковыми элементами.

Дополнительным прикреплением охватывающего элемента к фиксирующим элементам повышена прочность крепления охватывающего элемента и прочность концевых участков шпунтовой сваи, что предотвращает заклинивание охватываемого элемента в охватывающем элементе.

Выполнением охватывающего элемента их двух уголков, скрепленных между собой концами полок с образованием зазора между свободными концами полок, обеспечена возможность изготовления охватывающего элемента без прорезания щели, что упрощает технологию изготовления.

Охватываемый элемент треугольной формы снижает контактные и изгибающие напряжения, действующие на уголки охватывающего элемента, за счет их контактирования между собой по плоскостям.

Примеры осуществления изобретения представлены на чертеже. На фиг.1 изображено поперечное сечение шпунтовой сваи в первом варианте конструктивного исполнения с прикрепленными к ней внутренней перемычкой, фиксирующим элементом, охватывающим элементом в виде трубы и охватываемым элементом круглой формы. На фиг.2 изображено поперечное сечение шпунтовой сваи во втором варианте конструктивного исполнения с прикрепленными к ней внутренней перемычкой, фиксирующим элементом, охватывающим элементом в виде двух уголков и охватываемым элементом треугольной формы. На фиг.3 изображено поперечное сечение шпунтовой сваи в третьем варианте конструктивного исполнения с прикрепленными к ней внешней перемычкой, продольными ребрами жесткости, охватывающим элементом в виде трубы и охватываемым элементом круглой формы. На фиг.4 изображено поперечное сечение шпунтовой сваи в четвертом варианте конструктивного исполнения с прикрепленными к ней фиксирующим элементом, продольными ребрами жесткости, охватывающим элементом в виде трубы и охватываемым элементом круглой формы. На фиг.5 изображен вид снизу на шпунтовую сваю в первом варианте конструктивного исполнения, повернуто. На фиг.6 изображен вид сверху на шпунтовую сваю в третьем варианте конструктивного исполнения, повернуто. На фиг.7 изображен вид снизу на шпунтовую сваю в третьем варианте конструктивного исполнения, повернуто.

Шпунтовая свая содержит корпус 1 с боковыми кромками 2 и 3, параллельными оси 4. К боковым кромкам 2 и 3 прикреплены охватывающий элемент 5, имеющий продольную прорезь 6, и охватываемый элемент 7. В первом варианте конструктивного исполнения шпунтовой сваи к корпусу 1 приварена внутренняя перемычка 8, образующая с корпусом 1 воздушную полость в виде выпуклой линзы 9. Шпунтовая свая по второму варианту отличается иным выполнением замковых элементов. В третьем варианте конструктивного исполнения шпунтовой сваи к корпусу 1 приварена внешняя перемычка 10, образующая с корпусом 1 воздушную полость в виде вогнутой линзы 11. В первом, втором и четвертом вариантах конструктивного исполнения шпунтовой сваи боковые кромки 2 и 3 жестко связаны между собой фиксирующими элементами 12. В третьем и четвертом вариантах конструктивного исполнения шпунтовая свая имеет продольные ребра жесткости 13, прикрепленные своей плоскостью к боковым кромкам 2 и 3. В первом и втором вариантах конструктивного исполнения шпунтовой сваи охватывающий элемент 5, выполненный в виде трубы 14 или двух уголков 15, установлен в полости корпуса 1 и прикреплен к боковой кромке 2 и фиксирующим элементам 12, а охватываемый элемент 7 круглой или треугольной формы прикреплен к боковой кромке 3. В третьем варианте конструктивного исполнения шпунтовой сваи охватывающий 5 и охватываемый 7 элементы прикреплены к кромкам ребер жесткости 13. В четвертом варианте конструктивного исполнения шпунтовой сваи охватывающий элемент 5 прикреплен к плоскости ребра жесткости 13 и к кромке 2, а охватываемый элемент 7 прикреплен к кромке ребра жесткости 13.

Работает шпунтовая свая следующим образом.

Корпус 1 в вариантах один и два конструктивного исполнения шпунтовой сваи изготавливают разрезанием трубы по диаметральной плоскости на две равные части, а в вариантах три и четыре - разрезанием трубы на три равные части. В первом и втором вариантах исполнения корпус 1 защищает охватывающий элемент 5 от ударов и деформирования. При установке шпунтовых свай в рабочее положение в шпунтовую стенку охватываемый элемент 7 вводят в охватывающий элемент 5. Прочность шпунтовой сваи обеспечивается за счет дугообразной формы корпуса 1 и внутренней перемычки 8 или внешней перемычки 10, а также фиксирующих элементов 12 и ребер жесткости 13.

Изобретение относится к металлическим шпунтовым сваям для возведения шпунтовых стенок в грунте. Шпунтовая свая включает корпус с боковыми кромками, охватывающий и охватываемый замковые элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса. Новым является то, что корпус имеет форму цилиндрического сегмента с радиальным углом не более 180^o, вырезанного из круглой трубы по линиям, параллельным ее оси, причем к средней части корпуса прикреплена перемычка, простирающаяся по длине корпуса и образующая с его поверхностью воздушную полость в виде линзы. Технический результат изобретения состоит в повышении прочности шпунтовой сваи на изгиб при упрощении ее изготовления. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Шпунтовая свая, включающая корпус с боковыми кромками, охватывающий и охватываемый замковые элементы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса, отличающаяся тем, что корпус имеет форму цилиндрического сегмента с радиальным углом не более 180^o, вырезанного из круглой трубы по линиям, параллельным ее оси, причем к средней части корпуса прикреплена перемычка, простирающаяся по длине корпуса и образующая с его поверхностью воздушную полость в виде линзы. 2. Шпунтовая свая по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена фиксирующими элементами, распределенными по длине корпуса, причем фиксирующие элементы жестко связывают боковые кромки корпуса между собой. 3. Шпунтовая свая по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что она снабжена продольными ребрами жесткости, примыкающими своей плоскостью к каждой боковой кромке корпуса. 4. Шпунтовая свая по п. 2, отличающаяся тем, что охватывающий элемент дополнительно прикреплен к фиксирующим элементам. 5. Шпунтовая свая по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что охватывающий элемент образован из двух уголков, состыкованных друг с другом концами полок с образованием зазора между противоположными свободными концами полок шириной не менее толщины стенки корпуса, а охватываемый элемент в поперечном сечении имеет форму треугольника, прикрепленного к корпусу своей вершиной.