ШПУНТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к шпунтовым соединениям и может быть использована для соединения свай в гидротехнике при строительстве шпунтовых стенок морских и речных причалов, а также в гражданском и промышленном строительстве.
Известна система профилей для создания шпунтового замкового соединения, содержащая два профиля, каждый из которых состоит из полосовой части и боковой кромки. Первый профиль выполнен с боковой кромкой U-образного поперечного сечения, концевые участки которой загнуты внутрь с образованием полости для размещения в ней боковой кромки второго профиля, а второй профиль выполнен Т-образным в поперечном сечении, его боковая кромка выполнена в виде полки с симметрично загнутыми к оси профиля краями под углом α менее 90° градусов, а угол загиба концевых участков U-образного профиля равен α+90° (полезная модель RU №93092, 2010 г.).
Недостатком указанного шпунтового соединения является наличие концентраторов напряжения в местах загиба указанных концевых участков элементов этого шпунтового соединения, что может привести к его перегреву и разрушению, ухудшает условия забивки свай. Наличие указанных загибов затрудняет процесс сборки замкового соединения из-за высокого трения в замке. Кроме того, полки Т-образного профиля могут деформироваться при больших растягивающих нагрузках на шпунтовый захват.
Известно шпунтовое соединение, используемое в системе из нескольких компонентов шпунтовой стенки, содержащее пару привариваемых соединительных профилей, причем первый соединительный профиль, являющийся шпунтовым выступом, включает полосовую стойку, одной кромкой привариваемую к свае, на другой ее кромке выполнена головка, т.е. гребень овальной или круглой формы поперечного сечения. При этом второй соединительный профиль, являющийся захватом, имеет замковую полость для размещения гребня шпунтового выступа, образованную двумя зеркально симметричными элементами в виде крюков, свободные концы которых ограничивают зев замковой полости (евразийский патент №014860, 2011 г., прототип).
Недостатком указанного технического решения является высокая вероятность «выскальзывания» т.е. выхода гребня, имеющего овальную или круглую форму поперечного сечения, из замковой полости при деформациях профилей, которые могут возникнуть при забивке шпунтовых свай на участках с неоднородным грунтом, например, при попадании сваи на крупный валун, на участках остаточной «вечной мерзлоты» и т.п.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание шпунтового соединения, не имеющего недостатков известных шпунтовых соединений из уровня техники.
Технический результат - повышение надежности и прочности шпунтового соединения за счет уменьшения вероятности выхода гребня из замковой полости при работе на тяжелых неоднородных грунтах при одновременном улучшении условий сборки и забивки свай.
Указанный технический результат достигается тем, что в шпунтовом соединении, включающем пару привариваемых профилей, предназначенных для соединения между собой свай шпунтовой стенки, при этом один из профилей представляет собой шпунтовый выступ, состоящий из полосовой стойки и гребня, закрепленного на одной из ее боковых кромок, а второй привариваемый профиль выполнен в виде шпунтового захвата, имеющего замковую полость для размещения в ней гребня шпунтового выступа, образованную двумя зеркально симметричными элементами в виде крюков, одними концами соединенных между собой, а своими свободными концами ограничивающих зев замковой полости, согласно полезной модели гребень шпунтового выступа выполнен в поперечном сечении в форме полукруга с радиусом, превышающим половину толщины стойки, плавно сопряженного его плоской стороной с упомянутой стойкой с образованием в зоне сопряжения двух симметричных относительно оси указанного шпунтового выступа заплечиков, при этом крайние участки свободных концов упомянутых крюков шпунтового захвата загнуты, по меньшей мере приблизительно, под прямым углом внутрь к оси профиля с образованием внутри замковой полости в зоне зева прямолинейных упорных участков, предназначенных для взаимодействия с упомянутыми заплечиками гребня шпунтового выступа и препятствующих выходу гребня из замковой полости.
Размеры стойки шпунтового выступа, замковой полости и зева выполнены обеспечивающими взаимный поворот шпунтового выступа относительно шпунтового захвата на угол в диапазоне плюс-минус 15° и их относительное продольное перемещение.
Шпунтовый захват также может быть снабжен стойкой из полосы, при этом крюки, образующие замковую полость, закреплены на одной ее кромке, а другая кромка предназначена для приварки к свае.
Шпунтовое соединение по настоящей полезной модели имеет следующие преимущества перед известными конструкциями.
Заплечики гребня шпунтового выступа по настоящей полезной модели, взаимодействуя с упорными участками замковой полости шпунтового захвата, обеспечивают надежное удержание гребня в замковой полости в отличие от прототипа, где гребень имеет в поперечном сечении овальную или круглую форму, не препятствующую выскальзыванию гребня из зацепления при деформациях профилей.
Конструкция всех элементов шпунтового соединения имеет плавные скругленные очертания без концентраторов напряжения, что снижает трение в замке и, следовательно, упрощает сборку шпунтовых свай друг с другом
Кроме того, гребень предлагаемого шпунтового соединения имеет высокую прочность на изгиб благодаря полукруглой форме поперечного сечения и плавным сопряжениям со стойкой, что повышает прочность и надежность шпунтового соединения в целом.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - шпунтовое соединение согласно предлагаемой полезной модели в сборе, поперечное сечение;
на фиг. 2 - шпунтовый выступ, поперечное сечение;
на фиг. 3 - шпунтовый захват, поперечное сечение.
Шпунтовое соединение согласно предлагаемой полезной модели содержит пару соединительных профилей 1 и 2, имеющих постоянную по длине форму поперечного сечения и служащих для соединения друг с другом двух свай шпунтовой стенки.
Профиль 1 представляет собой шпунтовый выступ 1 и содержит стойку 3, выполненную из полосы, одна кромка которой служит для приваривания к свае, а на другой ее кромке выполнен гребень 4, имеющий приблизительно форму полукруга радиуса R в поперечном сечении. Гребень 4 своей плоской стороной сопряжен со стойкой 3 по радиусу r. За счет того, что радиус R гребня 4 превышает половину толщины h стойки 3, образованы два заплечика 5, т.е. два плоских уступа, расположенные симметрично относительно оси шпунтового выступа 1 по обе стороны гребня 4, что придает шпунтовому выступу 1 в целом грибовидную форму в поперечном сечении. Благодаря тому, что радиус R гребня 4 превышает половину толщины h стойки 3, обеспечено гарантированное образование заплечиков 5, представляющих собой участки той плоской стороны гребня 4, которой он сопряжен со стойкой 3.
Профиль 2, являющийся шпунтовым захватом, имеет замковую полость 6, в которой размещен гребень 4 шпунтового выступа 1. Замковая полость 6 образована двумя зеркально симметричными элементами в виде крюков 7, частично охватывающих гребень 4, и имеет форму, практически повторяющую форму гребня 4. Крайние участки 8 крюков 7 отогнуты внутрь приблизительно под прямым углом к оси профиля 2. Эти отогнутые участки 8 ограничивают зев 9 замковой полости 6, через который пропущена стойка 3 профиля 1.
Со стороны замковой полости 6 отогнутые участки 8 крюков 7 имеют практически прямолинейные упорные участки 10, служащие для упирания в них плоских заплечиков 5 гребня 4 при растягивающих и изгибающих усилиях на шпунтовом соединении, что препятствует выходу гребня 4 из замковой полости 6, т.е. выходу шпунтового выступа 1 из зацепления с со шпунтовым захватом 2.
Размеры стойки 3, замковой полости 6 и зева 9 обеспечивают возможность частичного взаимного поворота шпунтового выступа 1 относительно шпунтового захвата 2 на ограниченный, но достаточный при забивке свай угол, а также их свободное относительное продольное перемещение при нахождении их в зацеплении друг с другом, т.е. когда гребень 4 находится в замковой полости 6.
Профиль 2, также как профиль 1, может содержать стойку 11 в виде полосы, при этом на одной ее кромке закреплены крюки 7, образующие замковую полость 6, а другая кромка служит для приварки к свае непосредственно или через пяту 12. Стойка 3 первого профиля, т.е. шпунтового выступа 1, также может быть снабжена пятой под приварку (не показано).
Благодаря форме гребня 4, который имеет заплечики 5, т.е. плоские участки в месте сопряжения со стойкой 3, и наличию прямолинейных упорных участков 10, с которыми заплечики 5 взаимодействуют, на шпунтовом захвате, обеспечивается более надежное удержание гребня 4 в замковой полости 6 даже при значительных деформациях, которые могут возникнуть при забивке шпунтовых свай на неоднородных грунтах, в том числе на грунтах с остаточной вечной мерзлотой, на грунтах, содержащих крупные валуны и т.п.
Таким образом, в шпунтовом соединении по настоящей полезной модели устранены недостатки конструкций из уровня техники.