Замковое соединение свай шпунтовой стенки Российский патент 2025 года по МПК E02D5/04 

Изобретение относится к области строительства сооружений с использованием металлического шпунта, а более конкретно - к конструкциям замков для соединения шпунтовых элементов и может быть использовано преимущественно в соединении ограждающих сварных элементов шпунтового типа для создания шпунтовых стенок, а также в соединении бетонных блоков дорожного ограждения.

Известна система профилей для создания замкового соединения (патент RU93029U1, МПК B02D 5/12, опубл. 20.04.2010 г.), содержащая два профиля, состоящих из полосовой части и боковой кромки, причем первый профиль выполнен с боковой кромкой U-образного поперечного сечения, концевые участки которой, загнутые вовнутрь, образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля. Концевые участки U-образной боковой кромки первого профиля выполнены симметричными относительно оси профиля, второй профиль имеет Т-образное поперечное сечение, боковая кромка которого выполнена в виде полки с симметрично загнутыми к оси профиля краями, при этом угол α загиба краев полки Т-образного профиля меньше 90°, а угол загиба концевых участков U-образной боковой кромки профиля равен α+90°.

Недостатком известного технического решения является малый угол поворота (до 10°) в замковом соединении шпунтовых свай и низкую надежность, так как при перекосе элементов замкового соединения относительно друг друга нагрузка от Т-образного профиля передается только на одну кромку U-образного профиля.

Известно замковое соединение свай шпунтовой стенки (RU 2185476 С1, 20.07.02). Шпунтовая стенка с использованием известного технического решения содержит сваи с жестко закрепленными на их наружных поверхностях шпунтовыми выступами и шпунтовые замки, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости с образованием шпунтового паза для размещения в нем шпунтового выступа сваи. Шпунтовые замки попарно объединены в замыкающие стержнеобразные элементы, имеющие по два продольных шпунтовых паза и установленные в стенке между сваями. Каждый замыкающий стержнеобразный элемент имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи, и выполнен сварным из двух швеллеров, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости, размещенного между швеллерами. Замыкающий элемент может иметь два ребра жесткости, которые выполнены в виде двух труб с прорезями, обращенными к зазорам между полками швеллеров.

Недостатком данного замка является технологическая сложность и высокая трудоемкость изготовления и монтажа сварных соединений, а также их малая долговечность.

Известно наиболее близкое к заявляемому замковое соединение свай в шпунтовой стенке (WO2023/099044A1, МПК E02D 5/06, E02D 5/08, опубл. 2023.06.08.). Замковое соединение содержит два плоских элемента, привариваемых одними концами к соединяемым в шпунтовой стенке сваям и с Т-образными выступами на других концах и установленных с зазором между собой навстречу друг другу. Т-образные выступы размещены внутри полостей симметричной обоймы с продольными щелями на боковых сторонах, охватывающих с зазором отдельно каждый выступ. Полости внутри обоймы отделены друг от друга перемычкой, а на периферийных сторонах обоймы выполнены продольные щели, охватывающие тела плоских элементов с Т-образными выступами. Соотношение геометрических параметров замкового соединения изобретением не оговаривается.

Недостатком известного технического является низкая прочность замкового соединения в месте сочленения плоских элементов с Т-образными выступами с обоймой при перекосе плоских элементов относительно друг друга..

Задачей заявляемого технического рения является повышение прочности и надежности замкового соединения за счет равномерной передачи растягивающих сил между всеми элементами соединения при их перекосе, увеличение угла перекоса между элементами до 15°-20° без увеличения зазоров в соединении, снижение металлоемкости и снижение трудоемкости изготовления и монтажа.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что замковое соединение свай в шпунтовой стенке, содержит два плоских элемента с продольными Т-образными выступами на концах обращенных навстречу друг к другу и размещенными с зазорами внутри открытых полостей симметричной обоймы и разделенных между собой сплошной продольной перемычкой. На боковых поверхностях обоймы выполнены продольные щели, соединяющие наружную поверхность обоймы с внутренними полостями. Поверхности внутренних продольных полостей обоймы в месте сочленения их с Т-образными выступами плоских элементов расположены по окружности с общим центром симметрии О и выполнены в виде частей круговой цилиндрической поверхности с радиусом R или в виде плоских поверхностей, симметрично расположенных под углами β к оси X-X на хордах базовой окружности с радиусом R, а соответствующие поверхности Т-образных выступов выполнены в виде цилиндрических поверхностей с радиусом Rт = (0,95-1,05) R, при этом продольные щели на боковых поверхностях обоймы выполнены клиновидной формы с расширением от внутренних к наружным поверхностям обоймы. При этом геометрические параметры элементов соединения соответствуют формулам:

длина обоймы (мм) L = 2R + b;

ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы (мм) В0 = (0,32-0,36)R + b; B1 = (0,16-0,18)L + b;

толщина Т-образных выступов (мм) T = (0,6-1,04)R + b;

длина Т-образных выступов (мм) A = (1,1-1,2)b;

ширина продольных полостей обоймы С = (1,28-1,40)R + b;

толщина перемычки между продольными полостями обоймы E = (0,8-1,0)b;

угол наклона плоских поверхностей внутренних полостей обоймы к оси X-X в местах сочленения с Т-образными выступами β = ±55°-65°,

где: b – толщина тела плоского элемента с Т-образным выступом (мм),

R – радиус цилиндрической поверхности внутренних полостей обоймы (мм),

Rт – радиус цилиндрической поверхности Т-образного выступа (мм),

В0 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы со стороны внутренних полостей (мм),

В1 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы с наружной стороны (мм),

L – длина обоймы (мм).

Изобретение поясняется чертежами, где изображен:

Фиг. 1 – общий вид замкового соединения (вариант 1);

Фиг. 2 – общий вид соединения (вариант 2).

Обозначения на чертежах:

1, 2 – плоский элемент замкового соединения,

3, 4 – Т-образный выступ,

5 – обойма,

6, 7 – открытая полость,

8 – продольная перемычка,

9, 10 – боковая поверхность обоймы,

11, 12 – щель,

13 – окружность,

14 – 17 – часть круговой цилиндрической поверхности,

18 – 21 – плоская поверхность, расположенная на хорде базовой окружности,

22 – 25 – цилиндрические поверхности на Т-образных выступах,

О – центр симметрии обоймы,

Х-Х – горизонтальная ось,

b – толщина тела плоского элемента с Т-образным выступом (мм),

R – радиус цилиндрической поверхности внутренних полостей обоймы (мм),

Rт – радиус цилиндрической поверхности Т-образного выступа (мм);

В0 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы со стороны внутренних полостей (мм),

В1 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы с наружной стороны (мм),

Т - толщина Т-образных выступов (мм),

А - длина Т-образных выступов (мм),

С - ширина продольных полостей обоймы (мм),

Е - толщина перемычки между продольными полостями обоймы (мм),

β - угол наклона плоских поверхностей внутренних полостей обоймы к оси X-X в местах сочленения с Т-образными выступами (градус).

Замковое соединение свай в шпунтовой стенке, содержит два плоских элемента 1, 2 с продольными Т-образными выступами 3, 4 на концах обращенных навстречу друг к другу и размещенными с зазорами внутри открытых полостей 6, 7 симметричной обоймы 5 и разделенных между собой сплошной продольной перемычкой 8. На боковых поверхностях 9, 10 обоймы 5 выполнены продольные щели 11, 12, соединяющие наружную поверхность обоймы 5 с внутренними полостями 6, 7. Поверхности внутренних продольных полостей 6, 7 обоймы 5 в месте сочленения их с Т-образными выступами 3, 4 плоских элементов 1, 2 расположены по окружности 13 с общим центром симметрии О и выполнены в виде частей круговой цилиндрической поверхности 14 - 17 с радиусом R или в виде плоских поверхностей 18 - 21, симметрично расположенных под углами β к оси X-X на хордах базовой окружности 13 с радиусом R, а соответствующие поверхности Т-образных выступов 3, 4 выполнены в виде цилиндрических поверхностей 22 - 25 с радиусом Rт = (0,95-1,05) R, при этом продольные щели 11, 12 на боковых поверхностях 9, 10 обоймы 5 выполнены клиновидной формы с расширением от внутренних к наружным поверхностям обоймы 5. При этом геометрические параметры элементов соединения соответствуют формулам:

длина обоймы 5 (мм) L = 2R + b;

ширина продольных щелей 11, 12 на боковых поверхностях 9, 10 обоймы 5 (мм) В0 = (0,32-0,36)R + b; B1 = (0,16-0,18)L + b;

толщина Т-образных выступов 3, 4 (мм) T = (0,96-1,04)R + b;

длина Т-образных выступов 3, 4 (мм) A = (1,1-1,2)b;

ширина продольных полостей 6, 7 обоймы 5 С = (1,28 -1,40)R + b;

толщина перемычки 8 между продольными полостями 6, 7 обоймы 5 E = (0,8-1,0)b;

угол наклона плоских поверхностей !8 - 21 внутренних полостей 6, 7 обоймы 5 к оси X-X в местах сочленения с Т-образными выступами 3, 4 β = ±55°-65°,

где: b – толщина тела плоского элемента 1, 2 с Т-образным выступом 3, 4 (мм),

R – радиус цилиндрической поверхности 14 - 17 внутренних полостей 6, 7 обоймы 5 (мм),

В0 – ширина продольных щелей 11, 12 на боковых поверхностях 9, 10 обоймы 5 со стороны внутренних полостей 6, 7 (мм),

В1 – ширина продольных щелей 11, 12 на боковых поверхностях 9, 10 обоймы 5 с наружной стороны (мм).

В таблице 1 приведены примеры выполнения замкового соединения:

Таблица 1

№ п/п Наименование Размерность 1 2 3 1. Толщина b мм 8 10 12 2. Радиус R мм 20 25 30 3. Ширина щели внутренняя В0 мм 14,4-15,2 18,0-19,0 21,6-22,8 4. Ширина щели наружная В1 мм 15,7-16,7 19,6–20,8 23,6-25,0 5. Толщина продольной перемычки Е мм 6,4- 8,0 8,0-10,0 9,6-12,0 6. Длина обоймы L мм 48 60 72 7. Толщина Т-образного выступа Т мм 27,2-28,8 34,0-36,0 40,8-43,2 8. Длина Т-образного выступа А мм 8,8-9,6 11,0-12,0 13,2-14,4 9. Ширина полости обоймы С мм 33,6-36,0 42,0-45,0 50,4-54,0 10. Радиус Т-образного выступа Rт мм 22-24 24 - 26 33- 36 11. Угол наклона плоских поверхностей β градус 55-65 55 - 65 55-65

Преимуществом настоящего изобретения является увеличенный угол перекоса элементов замкового соединения относительно друг друга вокруг общего центра О (шарнира) до 15 - 20° без увеличения зазоров в соединениях. При этом конструкция замкового соединения позволяет равномерно передавать растягивающие нагрузки между элементами соединения без нарушения герметичности между Т-образными выступами и обоймой. Замковое соединение может быть применено для разных типов свай в шпунтовой стенке с соединением к ним с помощью сварки. Соединение может также использоваться в качестве закладных элементов при соединении бетонных плит. Конструкция замкового соединения по изобретению проста в изготовлении и имеет низкую металлоемкость. При этом следует отметить, что обойма соединения может быть изготовлена методом горячего прессования, а плоские элементы могут быть изготовлены, как методом продольной горячей прокатки на сортовом стане, так и методом горячего прессования.

Изобретение относится к области строительства сооружений с использованием металлического шпунта, а более конкретно - к конструкциям замков для соединения шпунтовых элементов и может быть использовано преимущественно в соединении ограждающих сварных элементов шпунтового типа для создания шпунтовых стенок, а также в соединении бетонных блоков дорожного ограждения. Замковое соединение свай в шпунтовой стенке содержит два плоских элемента с продольными Т-образными выступами на концах, обращенных навстречу друг к другу, размещенными с зазорами внутри открытых полостей симметричной обоймы, разделенных между собой сплошной продольной перемычкой, причем на боковых поверхностях обоймы выполнены продольные щели, соединяющие наружную поверхность обоймы с внутренними полостями. Поверхности внутренних продольных полостей обоймы в месте сочленения их с Т-образными выступами плоских элементов расположены по окружности с общим центром симметрии О и выполнены в виде частей круговой цилиндрической поверхности с радиусом R или в виде плоских поверхностей, симметрично расположенных под углами β к оси X-X на хордах базовой окружности с радиусом R, а соответствующие поверхности Т-образных выступов выполнены в виде цилиндрических поверхностей с радиусом (0,95-1,05)R, при этом продольные щели на боковых поверхностях обоймы выполнены клиновидной формы с расширением от внутренних к наружным поверхностям обоймы. Технический результат состоит в повышении прочности и надежности замкового соединения за счет равномерной передачи растягивающих сил между всеми элементами соединения при их перекосе, увеличении угла перекоса между элементами до 15-20° без увеличения зазоров в соединении, снижении металлоемкости и снижении трудоемкости изготовления и монтажа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Замковое соединение свай в шпунтовой стенке, содержащее два плоских элемента с продольными Т-образными выступами на концах, обращенных навстречу друг к другу, размещенными с зазорами внутри открытых полостей симметричной обоймы, разделенных между собой сплошной продольной перемычкой, причем на боковых поверхностях обоймы выполнены продольные щели, соединяющие наружную поверхность обоймы с внутренними полостями, отличающееся тем, что поверхности внутренних продольных полостей обоймы в месте сочленения их с Т-образными выступами плоских элементов расположены по окружности с общим центром симметрии О и выполнены в виде частей круговой цилиндрической поверхности с радиусом R или в виде плоских поверхностей, симметрично расположенных под углами β к оси X-X на хордах базовой окружности с радиусом R, а соответствующие поверхности Т-образных выступов выполнены в виде цилиндрических поверхностей с радиусом (0,95-1,05)R, при этом продольные щели на боковых поверхностях обоймы выполнены клиновидной формы с расширением от внутренних к наружным поверхностям обоймы.

2. Замковое соединение свай в шпунтовой стенке по п. 1, отличающееся тем, что геометрические параметры элементов соединения соответствуют формулам:

длина обоймы (мм) L = 2R + b;

ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы (мм) В0 = (0,32-0,36)R + b; B1 = (0,16-0,18)L + b;

толщина Т-образных выступов (мм) T = (0,96-1,04)R + b;

длина Т-образных выступов (мм) A = (1,1-1,2)b;

ширина продольных полостей обоймы (мм) С = (1,28-1,40)R + b;

толщина перемычки между продольными полостями обоймы (мм) E = (0,8-1,0)b;

угол наклона плоских поверхностей внутренних полостей обоймы к оси X-X в местах сочленения с Т-образными выступами β = ±55°-65°,

где b – толщина тела плоского элемента с Т-образным выступом (мм),

R – радиус цилиндрической поверхности внутренних полостей обоймы (мм),

В0 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы со стороны внутренних полостей (мм),

В1 – ширина продольных щелей на боковых поверхностях обоймы с наружной стороны (мм).