Узел крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае Российский патент 2025 года по МПК E04B1/38 

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям, обеспечивающим увеличение прочности заделки опоры в грунте, а именно к узлам для крепления железобетонного ригеля боковой стороной к боковой стороне железобетонной сваи, и может быть, в частности, использовано при возведении свайных фундаментов под опоры воздушных линий электропередачи (ЛЭП) напряжением 35-750 кВ.

Если прочность заделки опоры в грунте оказывается недостаточной, то закрепление усиливают путем крепления железобетонных ригелей на нижней части опоры, находящейся в грунте. Ригели опор ЛЭП железобетонные - это специальные конструкции, которые применяются в энергетическом строительстве для увеличения боковой поверхности фундаментов и железобетонных стоек с целью достижения большей несущей способности при действии горизонтальных нагрузок, которые могут привести к опрокидыванию стоек. Горизонтальные нагрузки, приводящие к угрозе опрокидывания стоек, образовываются естественным образом вследствие натяжения проводов. Железобетонные ригели опор значительно укрепляют фундаменты, в том числе, установленные в слабых грунтах.

Известен узел для крепления железобетонного ригеля к опоре круглого поперечного сечения, устанавливаемой в грунте, выполненный в виде металлического хомута, состоящего из двух полуколец, стягиваемых крепежными элементами, RU 101067 U1, опубл. 10.01.2011. К одному полукольцу приварены две горизонтальные металлические пластины, к которым приварена вертикальная металлическая плита с отверстиями для крепления ригеля, при этом горизонтальные пластины соединены между собой и с полукольцом посредством вертикальных ребер жесткости; ко второму полукольцу могут быть приварены две дополнительные горизонтальные металлические пластины, к которым приварена дополнительная вертикальная металлическая плита с отверстиями для крепления дополнительного ригеля, при этом дополнительные горизонтальные пластины соединены между собой и со вторым полукольцом посредством вертикальных ребер жесткости.

К недостаткам этого технического решения следует отнести то обстоятельство, что описанный узел крепления выполнен из металла и имеет большую поверхность, контактирующую с грунтом, и поэтому подвержен коррозии, а, следовательно, недолговечен и ненадежен. Кроме того, узел крепления имеет большую металлоемкость, требует применения при монтаже большого количества сварочных работ и приспособлен для крепления ригеля к опоре только круглого поперечного сечения.

Известен узел крепления ригеля к железобетонной колонне, RU 155481 U1, опубл. 10.10.2015, который включает колонну с закладными деталями и ригель. Колонна имеет технологическое углубление и расположенные в ней в теле бетона, по меньшей мере, два анкера; технологическое углубление образует установочную и опорную поверхность для расположения металлического монтажного столика, представляющего собой сборную, сварную деталь, образованную Г-образным профилем и двумя торцевыми пластинами; поверхность монтажного столика, прилегающая к установочной поверхности углубления железобетонной колонны, для вставки крепежных элементов имеет, по меньшей мере, два проходных отверстия, расположенных соосно относительно анкеров закладных деталей в железобетонной колонне. Монтаж ригеля осуществляют путем укладки его нижней опорной части на монтажный столик, при этом внизу опорной части ригеля выполнены монтажные пазы для установки и фиксации ригеля к монтажному столику; торцевые пластины для вставки крепежных средств имеют сквозные проходные отверстия, выполненные соосно со сквозной закладной деталью, расположенной в нижней части опорного участка ригеля. Фиксацию ригеля производят при помощи высокопрочной шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и распределительных шайб. При монтаже исключены сварочные работы.

Недостатком этого технического решения является подверженность коррозии, т.к. в зазоре между монтажным столиком и ригелем накапливается вода, что уменьшает долговечность и надежность соединения. Кроме того, узел крепления имеет сложную многоэлементную конструкцию и сложный монтаж вследствие необходимости точной посадки ригеля пазами на анкеры закладной детали колонны. Описанный узел соединения приспособлен для крепления ригеля только таврового поперечного сечения.

Известен узел крепления железобетонного ригеля к железобетонным цилиндрическим и коническим стойкам (сваям) опор ЛЭП ВЛ 35-500 кВ, выполненный в виде U-образного сварного металлического ленточного хомута КР1, см. Фундаменты под унифицированные опоры ВЛ 35-500 кВ для особых грунтовых условий, типовые решения 3.407-123: Новые конструкции свай, специальные конструкции закреплений железобетонных опор, вып.2: рабочие чертежи - Ленинград: Северо-Западное отделение института «Энергосетьпроект» Минэнерго СССР, 1978, чертеж 3.407-123 (закрепление типа Ж 1 - лист 78; детали крепления ригеля КР-1^а, КР-5^а - лист 80).

U-образный хомут состоит из ленточного полукольца, диаметр которого соответствует диметру сваи, и прямых конечных участков, к каждому из которых с внешней стороны приварены металлические стержни, на концах которых выполнена резьба. Ригель предназначен для прикрепления своей боковой стороной к боковой стороне вертикально устанавливаемой сваи. В ригеле перпендикулярно боковым сторонам выполнены два сквозных отверстия, расстояние между которыми соответствует расстоянию между концами стержней с резьбой.

При монтаже вертикально установленную сваю охватывают хомутом на нужной высоте, с другой стороны сваи устанавливают ригель, пропуская стержни с резьбой хомута сквозь отверстия в ригеле, и прикрепляют ригель с помощью крепежных элементов (шайб и гаек). При монтаже исключены сварочные работы.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является его недолговечность, ввиду того, что узел крепления полностью выполнен из металла и имеет большую поверхность, контактирующую с грунтом, и поэтому подвержен коррозии. Кроме того, хомут имеет многоэлементную конструкцию, при его изготовлении используются сварочные работы. При монтаже требуется точное соответствие расстояния между стержнями хомута и расстояния между отверстиями в ригеле, вследствие чего хомут и ригель могут быть использованы для прикрепления только к определенному типоразмеру свай, что обусловливает низкий уровень унификации узла крепления.

Задачей изобретения является разработка долговечного простого узла крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае, позволяющего использовать унифицированные элементы, и обеспечивающего нетрудоемкий монтаж.

Техническим результатом изобретения является уменьшение поверхности металлических элементов, контактирующих с грунтом, подверженным коррозии. Другим техническим результатом является повышение уровня унификации за счет обеспечения возможности использования узла крепления ригеля к различным типоразмерам свай.

Поставленная задача решается за счет того, что в узле крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае, содержащем сваю, ригель и крепежный элемент, причем ригель выполнен с возможностью прикрепления своей боковой стороной к боковой стороне вертикально устанавливаемой сваи, при этом в ригеле перпендикулярно боковым сторонам выполнено первое сквозное отверстие, согласно изобретению, в свае перпендикулярно боковым сторонам выполнено первое сквозное отверстие, при этом отверстия в ригеле и свае выполнены с возможностью размещения проходящего насквозь крепежного элемента.

Предпочтительно, в сквозные отверстия ригеля и сваи вставлены металлические трубы, длина которых равна длине сквозного отверстия соответствующего элемента, а длина крепежного элемента больше суммарной длины сквозных отверстий в ригеле и свае.

Крепежный элемент может быть выполнен в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб или в виде болта с затяжкой с одной стороны при помощи гайки и шайбы.

В свае на расстоянии от первых сквозных отверстий в той же плоскости могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия с возможностью размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к боковой стороне сваи дополнительных ригелей.

В свае на расстоянии от первого сквозного отверстия перпендикулярно ему может быть выполнено второе сквозное отверстие с возможностью размещения в нем проходящего насквозь крепежного элемента для прикрепления ригеля к смежной боковой стороне сваи.

В свае на расстоянии от второго сквозного отверстия в той же плоскости могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия с возможностью размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к смежной боковой стороне сваи дополнительных ригелей.

Свая может иметь сплошное четырехстороннее поперечное сечение, преимущественно, прямоугольное или квадратное, сплошное круглое поперечное сечение или кольцевое поперечное сечение.

В ригеле на расстоянии от первого сквозного отверстия в той же плоскости могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия с возможностью размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к боковой стороне сваи дополнительных ригелей.

В ригеле на расстоянии от первого сквозного отверстия перпендикулярно ему может быть выполнено второе сквозное отверстие с возможностью размещения в нем проходящего насквозь крепежного элемента для прикрепления к свае ригеля смежной стороной.

В ригеле на расстоянии от второго сквозного отверстия в той же плоскости могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия с возможностью размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к смежной боковой стороне сваи дополнительных ригелей.

Ригель может иметь сплошное четырехстороннее поперечное сечение, преимущественно, прямоугольное или квадратное, сплошное круглое поперечное сечение, кольцевое поперечное сечение, тавровое поперечное сечение или двутавровое поперечное сечение.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Реализация отличительных признаков изобретения, в совокупности с ранее известными признаками, обеспечивает технический результат, состоящий в уменьшении поверхности металлических элементов, контактирующих с грунтом, подверженным коррозии, а также в повышении уровня унификации за счет обеспечения возможности использования узла крепления ригеля к различным типоразмерам свай.

Благодаря использованию крепежного элемента, большая часть которого расположена в сквозных отверстиях скрепляемых сваи и ригеля, т.е. внутри охватывающих его железобетонных элементов, узел крепления имеет маленькую поверхность, контактирующую с грунтом (с грунтом контактируют лишь концы шпильки, шайбы и гайки), и поэтому незначительно подвержен коррозии, что обеспечивает его долговечность и надежность.

Благодаря использованию стандартного крепежного элемента, выполненного в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб, обеспечивается нетрудоемкий монтаж.

Благодаря тому, что свая, а также ригель, преимущественно, содержат сквозные отверстия на всех боковых сторонах в требуемом количестве, что позволяет осуществлять прикрепление ригеля к свае с любой стороны и на любом расстоянии, повышается степень унификации узла крепления, и, как следствие, уменьшается трудоемкость и упрощается процесс прикрепления ригеля к свае.

Благодаря использованию стандартного крепежного элемента, в частности в виде в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб, с единственным ограничением по длине крепежного элемента, которая должна быть больше суммарной длины сквозных отверстий в ригеле и секции сваи, снимаются ограничения по форме сваи и ригеля, что позволяет использовать секции сваи и ригель различного поперечного сечения: сплошного четырехстороннего, в частности прямоугольного или квадратного, круглого, кольцевого, таврового или двутаврового, что дополнительно повышает степень унификации узла крепления.

Благодаря тому, что размеры секций сваи и ригеля, а также расположение и форма сквозных отверстий в них могут быть одинаковы, обеспечивается возможность использования одних и те же секций как в качестве секций сваи, так и в качестве ригеля, что дополнительно повышает степень унификации узла крепления.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где изображено: на фиг. 1 - составная железобетонная свая с прикрепленным к ее боковой поверхности ригелем в сборе (ортогональные проекции), сквозные отверстия в свае выполнены во взаимно перпендикулярных плоскостях; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 - фрагмент узла крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае (виды спереди и сбоку) в увеличенном масштабе, в сквозные отверстия ригеля и сваи, имеющие форму круга в поперечном сечении, вставлены металлические трубы, в которых размещен крепежный элемент, выполненный в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб;

на фиг. 3 - разрез 1-1 на фиг. 2, представлен схематично в увеличенном масштабе;

на фиг. 4 - фрагмент узла крепления железобетонных ригелей к железобетонной свае (аксонометрическая проекция), к смежным боковым сторонам сваи прикреплены два ригеля, расположенные взаимно перпендикулярно.

Ригель может быть прикреплен как к одиночной, так и составной свае. На фиг. 1 изображена составная железобетонная свая, состоящий из сопрягаемых секций 1, заостренный наконечник 2 и оголовник 3 полной заводской готовности. Секции 1 последовательно сопряжены друг с другом, с заостренным наконечником 2 и с оголовником 3 посредством соединительных узлов 4. Секции 1 могут иметь сплошное четырехстороннее сечение, в частности прямоугольное, квадратное, в виде трапеции и т.п., сплошное круглое поперечное сечение или кольцевое поперечное сечение. На фиг. 1 изображены секции 1, имеющие сплошное квадратное поперечное сечение. Секции 1 имеют длину от 1 до 12 м с шагом 1 м, поперечное сечение 35×35 см. Секции 1 сваи изготовлены из тяжелого бетона и армированы пространственными каркасами.

Каждая секция 1 сваи, преимущественно, вблизи верхнего конца, перпендикулярно боковым сторонам имеет первое сквозное отверстие 5 в свае, выполненное с возможностью размещения проходящего насквозь крепежного элемента 6. В каждой секции 1 на расстоянии от первого сквозного отверстия 5 в той же плоскости может быть выполнено необходимое количество дополнительных сквозных отверстий 5 для прикрепления к этой боковой стороне дополнительных ригелей 7. В каждой секции 1 на расстоянии от первого сквозного отверстия 5 сваи перпендикулярно ему может быть выполнено второе сквозное отверстие 8 сваи для прикрепления ригеля 7 к смежной боковой стороне секции 1 сваи (см. фиг 4). Предпочтительно, для упрочнения бетона, в сквозные отверстия 5 и 8 секций 1 сваи вставлены металлические трубы 9, длина которых равна длине этих сквозных отверстий.

Ригель 7 выполнен с возможностью прикрепления своей боковой стороной к боковой стороне вертикально устанавливаемой сваи 1. Для этого в ригеле 7 перпендикулярно его боковым сторонам выполнено первое сквозное отверстие 10 ригеля, выполненное с возможностью размещения проходящего насквозь крепежного элемента 6. В ригеле 7 на расстоянии от первого сквозного отверстия 10 в той же плоскости, может быть выполнено необходимое количество сквозных отверстий 10 для прикрепления к секции 1 сваи дополнительных ригелей 7 той же стороной на требуемом расстоянии. В ригеле 7 на расстоянии от первого сквозного отверстия 10 перпендикулярно ему может быть выполнено второе сквозное отверстие 11 ригеля для прикрепления ригеля 7 к секции 1 сваи противоположной стороной на требуемом расстоянии (на чертеже не показано). Предпочтительно, для упрочнения бетона, в сквозные отверстия 10 и 11 ригеля 7 вставлены металлические трубы 12, длина которых равна длине этих сквозных отверстий.

Ригель 7 может иметь сплошное четырехстороннее поперечное сечение, в частности прямоугольное, квадратное, в виде трапеции и т.п., сплошное круглое, кольцевое, тавровое или двутавровое. На фиг. 1 изображен ригель 7, имеющий сплошное квадратное поперечное сечение. Ригель 7 изготовлен из тяжелого бетона, армирован пространственными каркасами, имеет длину от 1 до 12 м с шагом 1 м, поперечное сечение 35×35 см.

Сквозные отверстия 5 и 8 секции 1 сваи, а также отверстия 10 и 11 ригеля 7 в поперечном сечении могут иметь различную форму: квадрата, круга или овала, их форма должна соответствовать форме вставленных в них труб 9 и 12. Металлические трубы 9 и 12 в поперечном сечении могут иметь различную форму: круга, квадрата, могут быть составлена из двух или четырех уголков, их форма должна соответствовать форме вставленного в них крепежного элемента 6.

Крепежный элемент 6 может быть выполнен в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб или в виде болта с затяжкой с одной стороны при помощи гайки и шайбы. На фигурах изображен крепежный элемент 6, выполненный в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек 13 и шайб 14, длина крепежного элемента 6 должна быть больше суммарной длины сквозных отверстий в ригеле 7 и секции 1 сваи.

Благодаря использованию крепежного элемента, большая часть которого расположена внутри охватывающих его железобетонных элементов, узел крепления имеет маленькую поверхность, контактирующую с грунтом (с грунтом контактируют лишь концы шпильки, шайбы и гайки), и поэтому незначительно подвержен коррозии, что обеспечивает его долговечность и надежность.

Благодаря использованию стандартного крепежного элемента, выполненного в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб, обеспечивается нетрудоемкий монтаж.

Каждая секция сваи, а также ригель, преимущественно, содержат сквозные отверстия на всех боковых сторонах в требуемом количестве, что позволяет осуществлять прикрепление необходимого количества ригелей к свае с любой стороны и на любом расстоянии, что унифицирует секции сваи и ригель и, как следствие, уменьшается трудоемкость и упрощается процесс прикрепления ригеля к свае.

Благодаря использованию стандартного крепежного элемента, в частности в виде в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб, с единственным ограничением по длине крепежного элемента, которая должна быть больше суммарной длины сквозных отверстий в ригеле и секции сваи, снимаются ограничения по форме сваи и ригеля, что позволяет использовать секции сваи и ригель различного поперечного сечения: сплошного четырехстороннего (прямоугольного, квадратного, в виде трапеции и т.п.), сплошного круглого, кольцевого, таврового, что дополнительно унифицирует узел крепления.

Размеры секций сваи и ригеля, а также расположение и форма сквозных отверстий в них могут быть одинаковы, что позволяет использовать одни и те же секции как в качестве секций сваи, так и в качестве ригеля, что дополнительно повышает степень унификации узла крепления.

Секции сваи, заостренный конец и оголовник, а также ригель изготавливают в заводских условиях с использованием стандартных форм, куда устанавливают пространственные арматурные каркасы и трубы, укрепляющие сквозные отверстия, заливают это бетоном. Быстрый набор прочности обеспечивается путем тепловлажностной обработки в пропарочных камерах. Если поперченные размеры сопрягаемых секций и ригеля одинаковы, их могут изготавливать одновременно в одной опалубке или, при необходимости, в разных опалубках.

После затвердения бетонной смеси секции сваи и ригели или унифицированные секции транспортируют к месту монтажа.

Предварительно откапывают котлован на глубину погружения ригеля. Погружение свай в грунт осуществляют методом забивки, вибропогружения или вдавливания.

При стыковании заостренный наконечник 2 погружают на такую глубину, чтобы он выступал над поверхностью котлована, примерно, на 1,0 м. На голову заостренного наконечника 2 ставят нижнюю секцию 1, на голову погруженной секции 1 ставят следующую секцию 1, на голову погруженной верхней секции 1 ставят оголовник 3. Стык секций 1 с заостренным наконечником 2 и с оголовником 3 выполняют с помощью соединительных узлов 4. К оголовнику 3 с помощью крепежных деталей прикрепляют строительную конструкцию, например, опору линии электропередачи.

Прикрепление ригеля осуществляют к стенке части секции, размещенной внутри котлована путем укладки ригеля горизонтально боковой стороной к боковой стороне вертикально установленной секции сваи. Совмещают соосные сквозные отверстия в секции сваи и ригеле, устанавливают в них шпильки. Фиксацию ригеля производят при помощи шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и распределительных шайб. При монтаже исключены сварочные работы.

Для реализации изобретения используются обычные конструкционные материалы и оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям, обеспечивающим увеличение прочности заделки опоры в грунте, а именно к узлам для крепления железобетонного ригеля боковой стороной к боковой стороне железобетонной сваи, и может быть использовано при возведении свайных фундаментов под опоры воздушных линий электропередачи ЛЭП напряжением 35-750 кВ. Узел крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае, содержащий железобетонную сваю, железобетонный ригель и крепежный элемент, причем указанный ригель прикреплен своей боковой стороной к боковой стороне вертикально установленной сваи, при этом в ригеле перпендикулярно боковым сторонам выполнено первое сквозное отверстие, отличающийся тем, что в свае перпендикулярно боковым ее сторонам также выполнено первое сквозное отверстие, при этом ригель и свая скреплены посредством размещенного в указанных отверстиях в ригеле и свае проходящего насквозь крепежного элемента. Технический результат состоит в уменьшении поверхности металлических элементов, контактирующих с грунтом, подверженным коррозии, повышении уровня унификации за счет обеспечения возможности использования узла крепления ригеля к различным типоразмерам свай. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Узел крепления железобетонного ригеля к железобетонной свае, содержащий железобетонную сваю, железобетонный ригель и крепежный элемент, причем указанный ригель прикреплен своей боковой стороной к боковой стороне вертикально установленной сваи, при этом в ригеле перпендикулярно боковым сторонам выполнено первое сквозное отверстие, отличающийся тем, что в свае перпендикулярно боковым ее сторонам также выполнено первое сквозное отверстие, при этом ригель и свая скреплены посредством размещенного в указанных отверстиях в ригеле и свае проходящего насквозь крепежного элемента.

2. Узел крепления по п. 1, отличающийся тем, что в сквозных отверстиях ригеля и сваи размещены металлические трубы, длина которых равна длине сквозного отверстия соответствующего элемента.

3. Узел крепления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что длина крепежного элемента больше суммарной длины сквозных отверстий в ригеле и свае.

4. Узел крепления по п. 3, отличающийся тем, что крепежный элемент выполнен в виде шпильки с затяжкой с обеих сторон при помощи гаек и шайб.

5. Узел крепления по п. 3, отличающийся тем, что крепежный элемент выполнен в виде болта с затяжкой с одной стороны при помощи гайки и шайбы.

6. Узел крепления по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в свае на расстоянии от первого сквозного отверстия в той же плоскости выполнены дополнительные сквозные отверстия для размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к боковой стороне сваи дополнительных железобетонных ригелей.

7. Узел крепления по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в свае на расстоянии от первого сквозного отверстия перпендикулярно ему выполнено второе сквозное отверстие для размещения в нем проходящего насквозь крепежного элемента для возможности прикрепления ригеля к боковой стороне сваи, смежной со сторонами, через которые проходит первое сквозное отверстие.

8. Узел крепления по п. 7, отличающийся тем, что в свае на расстоянии от второго сквозного отверстия в той же плоскости выполнены дополнительные сквозные отверстия для размещения в них проходящих насквозь крепежных элементов для прикрепления к смежной боковой стороне сваи дополнительных ригелей.

9. Узел крепления по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что в ригеле на расстоянии от первого сквозного отверстия перпендикулярно ему выполнено второе сквозное отверстие для размещения в нем проходящего насквозь крепежного элемента для возможности прикрепления ригеля к свае стороной, смежной со сторонами, через которые проходит первое сквозное отверстие.