Распределительный пояс шпунтовой стенки гидротехнического сооружения и способ его монтажа Российский патент 2024 года по МПК E02D5/76 E02B3/06 

Изобретение относится к сфере строительства в области инженерной защиты территории от опасных геологических процессов (оползней, обвалов и т.п.) и гидротехническому строительству сооружений с использованием металлического шпунта и анкерных систем с использованием распределительных балок, закрепленных на шпунтовых стенках.

Шпунтовые стены, образованные из металлических шпунтовых свай, могут быть использованы в качестве подпорных стен и инженерных сооружений различного назначения, в том числе при строительстве портовых и гидротехнических берегозащитных сооружений, опор мостов и ограждений котлованов. Распределительные балки передают нагрузку от шпунтовых свай на анкерную систему, выравнивая и укрепляя шпунтовую стену.

Известна шпунтовая стенка (патент RU 2275456, МПК Е02 В3/06, 2006), включающая забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, анкерные тяги, металлический распределительный пояс для их крепления к стенке и анкерную грунтозащитную плиту. Распределительный пояс выполнен наборным из помещенных внутрь свай анкерных узлов крепления анкерных тяг, при этом анкерный узел смонтирован в каждой свае, выполнен в виде соосно размещенного и жестко соединенного с ней трубчатого металлического каркаса и сборной закладной опоры, закрепленной на каркасе и свае.

Известное техническое решение используется только для крепления шпунтовых стен, выполненных из трубчатых свай.

Известно подпорное сооружение (Авт.св. SU 1425267, МПК Е02 В3/06, 1988), содержащее лицевую и анкерную шпунтовые стенки, связанные между собой анкерными тягами. Анкерные тяги выполняют из отрезков трубчатых штанг.Свободные концы трубчатых штанг соединяют между собой натяжными муфтами.

В известном техническом решении не используются распределительные пояса для передачи нагрузки от лицевой к анкерной стенки через анкерную систему.

Известно техническое решение (см. каталог фирмы ESC Group, Общий каталог.Шпунтовые сваи. Анкерные системы итп., 2022 г., стр.62-65 http://www.escpilehk.com /catalogues/ESC%20Group%20General%20Catalog%20(ru).pdf). Распределительный пояс шпунтовой стенки включает балки из двух стальных прокатных профилей, закрепленных на сваях стенки с ее наружной или внутренней стороны и соединительных элементов с помощью болтовых соединений, объединяющих балки в единый пояс, при этом между прокатными профилями балок установлены дистанционные элементы с образованием промежутков величиной, достаточной для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Балки распределительных поясов выполнены из двух связанных между собой горячекатаных швеллеров со стенками, обращенными к друг другу, а соединительные элементы закреплены во внутренних полостях балок посредством болтовых соединений без прилегания наружных поверхностей полок ко внутренним поверхностям полок балок.

Недостатком известного технического решения является сложность и большая трудоемкость изготовления распределительных поясов.

Известно техническое решение, наиболее близкое к заявляемому (каталог фирмы Anker Schroeder «Анкерные тяги для морских сооружений М64-М170, отвечающие требованиям стандарта EN1993-5», 2017 г., с.20-23, http://steelpile.ru/files/RUS_anker_2017. pdf). Распределительный пояс шпунтовой стенки включает балки из двух стальных прокатных профилей, закрепленных на сваях стенки с ее наружной или внутренней стороны и соединительных элементов с помощью болтовых соединений, объединяющих балки в единый пояс, при этом между прокатными профилями балок установлены дистанционные элементы с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Балки распределительных поясов выполнены из двух связанных между собой горячекатаных швеллеров со стенками, обращенными к друг другу, а соединительные элементы - из горячекатаных швеллеров меньшей высоты, закрепленных во внутренних полостях балок посредством болтовых соединений без прилегания наружных поверхностей полок ко внутренним поверхностям полок балок при этом нагрузка от анкерных тяг передается только через болтовые соединения, связывающие соединительные элементы с балками.

Недостатком известного технического решения, как и в предыдущего, является сложность и большая трудоемкость изготовления распределительных поясов.

Задачей настоящего технического решения является повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления распределительных поясов.

Выполнение указанной задачи достигается тем, что распределительный пояс шпунтовой стенки включает балки из двух стальных прокатных профилей, закрепленных на сваях стенки с ее наружной или внутренней стороны и соединительных элементов с помощью болтовых соединений, объединяющих балки в единый пояс, при этом между прокатными профилями балок установлены дистанционные элементы с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Балки выполнены из двух стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нб, а соединительные элементы - из стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нс=Нб - 2*S, где S - толщина полки швеллера балки, а радиусы гибки в углах швеллеров соответствуют отношению Rнс ≥ Rвб, где Rнс - радиус наружный швеллера соединительного элемента, Rвб - радиус внутренний швеллера балки, при этом швеллеры соединительных элементов размещены во внутренних полостях швеллеров соединяемых балок с обеспечением плотного прилеганием наружных поверхностей соединительных элементов к соответствующим внутренним поверхностям балок. Соединительные элементы пояса выполнены длиной L, равной 2-4 высоты балки Нб. Каждый соединительный элемент пояса крепится в балке, по крайней мере, двумя болтовыми соединениями. Дистанционные элементы балок распределительного пояса выполнены из швеллера высотой Нб и длиной, равной ширине промежутков между профилями балок В. Профиль соединительного элемента образован двумя одинаковыми гнутыми или холоднокатаными угловыми профилями, одна из полок которых имеет одинаковую ширину, а вторая полка выполнена с монотонно изменяющейся шириной по длине и соединенных между собой вдоль по косой линии внутри полости швеллера балки с помощью сварки и образующих в совокупности швеллер с высотой Нс.

Также, выполнение указанной задачи достигается также тем, что осуществляют монтаж распределительного пояса, который включает изготовление из гнутого или холоднокатаного швеллера металлоконструкции балок пояса с высотой Нб, изготовление соединительных элементов пояса, включающего разделение швеллеров высотой Нб, толщиной полок S и длиной L и шириной резки (1,8-2,2)*S на одинаковые угловые профили, соединение угловых профилей между собой методом их продольной сдвижки по косой линии внутри полости профилей балки высотой Нб - 2*S с обеспечением плотного контакта между наружными поверхностями угловых профилей и внутренними поверхностями профилей балок, соединение угловых профилей между собой сварными швами, совместную сверловку отверстий под болтовые соединения в балках и соединительных элементах и соединение балок между собой соединительными элементами и болтовыми соединениями в единый распределительный пояс.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено:

Фиг.1 - общий вид сооружения с лицевой и анкерной стенками с закрепленными на них распределительными поясами и связанными между собой анкерами;

Фиг.2 - вид А (место соединения балок распределительного пояса);

Фиг.3 - узел Б;

Фиг.4 - разрез Г-Г;

Фиг.5 - монтаж распределительного пояса.

Обозначения на чертежах:

1, 2 - распределительный пояс;

3, 4 - шпунтовая стенка;

5-8 - балка распределительного пояса;

9, 10 - соединительный элемент балок распределительного пояса;

11 - болтовые соединения балок распределительного пояса;

12 - дистанционный элемент балки распределительного пояса;

13 - болтовое соединение крепления распределительных поясов к шпунтовой стенке;

14 - анкерная тяга;

15 - швеллер балки распределительного пояса;

16 - швеллер соединительного элемента распределительного пояса;

17 - угловой профиль;

18 - сварной шов;

В - расстояние между швеллерами балки распределительного пояса;

Нб - высота швеллера балки распределительного пояса;

Нс - высота швеллера соединительного элемента распределительного пояса;

S - толщина полки швеллера балки распределительного пояса;

Rнс - наружный радиус в углу швеллера соединительного элемента;

Rвб - внутренний радиус в углу швеллера балки;

L - длина соединительного элемента.

Распределительные пояса 1, 2 лицевой 3 и анкерной 4 шпунтовых стенок включают балки 5, 6 и 7, 8, закрепленные на сваях стенок 3 и 4 с наружной и внутренней стороны и соединительных элементов 9, 10 с помощью болтовых соединений 11, объединяющих балки 5, 6 и 7, 8 в единые пояса 1, 2, при этом между прокатными профилями балок 5, 6 и 7, 8 установлены дистанционные элементы 12, с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений 13 и анкерных тяг 14 с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Балки 5, 6 и 7, 8 выполнены из двух стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров 15 высотой Нб, а соединительные элементы - из стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров 16 высотой Нс=Нб - 2*S, где S - толщина полки швеллера балки, а радиусы гибки в углах швеллеров соответствуют отношению Rнс ≥ Rвб, где Rнс - радиус наружный швеллера соединительного элемента, Rвб - радиус внутренний швеллера балки, при этом швеллеры 16 соединительных элементов 9, 10 размещены во внутренних полостях швеллеров 15 соединяемых балок 5, 6 и 7, 8 с обеспечением плотного прилеганием наружных поверхностей соединительных элементов 9, 10 к соответствующим внутренним поверхностям балок 5, 6 и 7, 8. Соединительные элементы 9, 10 поясов 1, 2 выполнены длиной L, равной 2-4 высоты балки Нб. Каждый соединительный элемент 9, 10 поясов 1, 2 крепится в балкам 5, 6 и 7, 8, по крайней мере, двумя болтовыми соединениями 11. Дистанционные элементы 12 балок 5, 6 и 7, 8 распределительных поясов 1, 2 выполнены из швеллера высотой Нб и длиной, равной ширине промежутков между профилями балок В. Профиль соединительных элементов образован двумя одинаковыми гнутыми или холоднокатаными угловыми профилями 17, одна из полок которых имеет одинаковую ширину, а вторая полка выполнена с монотонно изменяющейся шириной по длине и соединенных между собой вдоль по косой линии внутри полости швеллера 15 балок 5, 6 и 7, 8 с помощью сварных швов 18 и образующих в совокупности швеллер 16 с высотой Нс.

Монтаж распределительных поясов 1, 2 включает в себя изготовление из гнутого или холоднокатаного швеллера 15 металлоконструкции балок 5, 6 и 7, 8 распределительного пояса 1 с высотой Нб, изготовление соединительных элементов 9, 10 поясов 1, 2, включающего разделение швеллеров 15 высотой Нб, толщиной полок S и длиной L и шириной резки (1,8-2,2)*S на одинаковые угловые профили 17, соединение угловых профилей 17 между собой методом их продольной сдвижки по косой линии внутри полости профилей 15 балок 5, 6 и 7, 8 высотой Нб - 2*S с обеспечением плотного контакта между наружными поверхностями угловых профилей 17 и внутренними поверхностями профилей 15 балок 5, 6 и 7, 8, соединение угловых профилей 17 между собой сварными швами 18, совместную сверловку отверстий под болтовые соединения 11 в балках 5, 6 и 7, 8 и соединительных элементах 9, 10 и соединение балок 5, 6 и 7, 8 между собой соединительными элементами 9, 10 и болтовыми соединениями 11 в единые распределительные пояса 1, 2.

Реализация изобретения позволяет снизить трудоемкость изготовления распределительных поясов при одновременном повышении их надежности, а, также, снизить трудоемкость их монтажа и шпунтовых стенок.

Изобретение относится к сфере строительства в области инженерной защиты территории от опасных геологических процессов (оползней, обвалов и т.п.) и гидротехническому строительству сооружений с использованием металлического шпунта и анкерных систем с использованием распределительных балок, закрепленных на шпунтовых стенках. Распределительный пояс шпунтовой стенки включает балки из двух стальных прокатных профилей, закрепленных на сваях стенки с ее наружной или внутренней стороны, и соединительные элементы, с помощью болтовых соединений объединяющие балки в единый пояс. Между прокатными профилями балок установлены дистанционные элементы с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Балки выполнены из двух стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нб, а соединительные элементы - из стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нс = Нб - 2*S, где S - толщина полки швеллера балки. Радиусы гибки в углах швеллеров соответствуют отношению Rнс ≥ Rвб, где Rнс - радиус наружный швеллера соединительного элемента, Rвб - радиус внутренний швеллера балки. Швеллеры соединительных элементов размещены во внутренних полостях швеллеров соединяемых балок с обеспечением плотного прилегания наружных поверхностей соединительных элементов к соответствующим внутренним поверхностям балок. Соединительные элементы пояса выполнены длиной L, равной 2-4 высоты балки Нб. Каждый соединительный элемент пояса крепится в балке, по крайней мере, двумя болтовыми соединениями. Дистанционные элементы балок распределительного пояса выполнены из швеллера высотой Нб и длиной, равной ширине промежутков между профилями балок В. Профиль соединительного элемента образован двумя одинаковыми гнутыми или холоднокатаными угловыми профилями, одна из полок которых имеет одинаковую ширину, а вторая полка выполнена с монотонно изменяющейся шириной по длине и соединенных между собой вдоль по косой линии внутри полости швеллера балки с помощью сварки и образующих в совокупности швеллер с высотой Нс. Способ монтажа распределительного пояса включает изготовление из гнутого или холоднокатаного швеллера металлоконструкции балок пояса с высотой Нб, изготовление соединительных элементов пояса, включающего разделение швеллеров высотой Нб, толщиной полок S и длиной L и шириной резки (1,8-2,2)*S на одинаковые угловые профили, соединение угловых профилей между собой методом их продольной сдвижки по косой линии внутри полости профилей балки с обеспечением высоты соединительных элементов Нб - 2*S и плотного контакта между наружными поверхностями угловых профилей и внутренними поверхностями профилей балок, соединение угловых профилей между собой сварными швами, совместную сверловку отверстий под болтовые соединения в балках и соединительных элементах и соединение балок между собой соединительными элементами и болтовыми соединениями в единый распределительный пояс, установка дистанционных элементов между прокатными профилями балок с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления распределительных поясов при одновременном повышении их надежности, а, также, снижение трудоемкости их монтажа и шпунтовых стенок. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Распределительный пояс шпунтовой стенки, включающий балки из двух стальных прокатных профилей, закрепленных на сваях стенки с ее наружной или внутренней стороны и соединительных элементов с помощью болтовых соединений, объединяющих балки в единый пояс, при этом между прокатными профилями балок установлены дистанционные элементы с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что балки выполнены из двух стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нб, а соединительные элементы из стальных гнутых или холоднокатаных швеллеров высотой Нс = Нб - 2*S, где S - толщина полки швеллера балки, а радиусы гибки в углах швеллеров соответствуют отношению Rнс ≥ Rвб, где Rнс - радиус наружный швеллера соединительного элемента, Rвб - радиус внутренний швеллера балки, при этом швеллеры соединительных элементов размещены во внутренних полостях швеллеров соединяемых балок с обеспечением плотного прилеганием наружных поверхностей соединительных элементов к соответствующим внутренним поверхностям балок.

2. Распределительный пояс по п. 1, отличающийся тем, что соединительные элементы пояса выполнены длиной L, равной 2-4 высоты балки Нб.

3. Распределительный пояс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый соединительный элемент пояса крепится в балке, по крайней мере, двумя болтовыми соединениями.

4. Распределительный пояс по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что дистанционные элементы балок распределительного пояса выполнены из швеллера высотой Нб и длиной, равной ширине промежутков между профилями балок В.

5. Распределительный пояс по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что профиль соединительного элемента образован двумя одинаковыми гнутыми или холоднокатаными угловыми профилями, одна из полок которых имеет одинаковую ширину, а вторая полка выполнена с монотонно изменяющейся шириной по длине и соединенных между собой вдоль по косой линии внутри полости швеллера балки с помощью сварки и образующих в совокупности швеллер с высотой Нс.

6. Способ монтажа распределительного пояса по п. 1-5, включающий изготовление из гнутого или холоднокатаного швеллера металлоконструкции балок пояса с высотой Нб, изготовление соединительных элементов пояса, включающего разделение швеллеров высотой Нб, толщиной полок S и длиной L и шириной резки (1,8-2,2)*S на одинаковые угловые профили, соединение угловых профилей между собой методом их продольной сдвижки по косой линии внутри полости профилей балки с обеспечением высоты соединительных элементов Нб - 2*S и плотного контакта между наружными поверхностями угловых профилей и внутренними поверхностями профилей балок, соединение угловых профилей между собой сварными швами, совместную сверловку отверстий под болтовые соединения в балках и соединительных элементах и соединение балок между собой соединительными элементами и болтовыми соединениями в единый распределительный пояс, установка дистанционных элементов между прокатными профилями балок с образованием промежутков величиной В для размещения болтовых соединений и анкерных тяг с учетом их перекоса в вертикальной плоскости.