ОГРАЖДАЮЩИЙ ГЕОТЕХНИЧЕСКИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к фундаментам глубокого заложения, а именно к конструкциям забивных свай, элементов шпунтового ограждения котлованов, стен в грунте.
Известны конструкции геотехнических элементов для возведения ограждающих конструкций котлованов. /1/
Наиболее близкой конструкцией к предлагаемой является призматический свайный элемент из бетона с центральным предварительно напряженным арматурным стержнем и поперечными каркасами в голове и конце сваи /2/.
Недостатками конструкций таких элементов является то, что предварительно напряженная арматура расположена по центру сечения сваи, что не исключает возникновение трещин и поломок при транспортировке и подъеме на копер, даже при наличии дополнительных поперечных арматурных каркасов, что ведет к увеличению материалоемкости для обеспечения прочности сваи, сложности их изготовления, а следовательно к повышению себестоимости строительных элементов.
Техническая задача заключается в обеспечении прочности ограждающего геотехнического железобетонного элемента, например, шпунтового элемента и технологичности изготовления при снижении себестоимости за счет исключения поперечного армирования, уменьшения материалоемкости и повышении трещиностойкости при монтажных работах, а также расширения технологических возможностей использования таких элементов для возведения несущих и ограждающих конструкций глубоких котлованов.
Поставленная задача решается таким образом, что ограждающий геотехнический железобетонный элемент прямоугольного сечения с
соотношением сторон 1:1...1:10, содержащий ствол из бетона класса не ниже В25 и продольную предварительно напряженную арматуру, согласно полезной модели, имеет по крайней мере одну сквозную продольную полость круглого, или эллиптического, или прямоугольного сечения, при этом площадь сечения продольной полости меньше площади сечения бетона ствола, а предварительно напряженная арматура расположена в бетоне ствола по противоположным граням с возможностью размещения ее при изготовлении элемента в верхней и нижней периферийных зонах, причем, продольные ребра элемента выполнены с монтажными фасками или монтажными продольными бортиками. Ограждающий геотехнический железобетонный элемент может содержать предварительно напряженную прядевую или проволочную металлическую, или неметаллическую арматуру из стеклопластиковых или базальтовых композитных полимерных стержней.
Ствол элемента выполнен из тяжелого бетона, или фибробетона, или полимербетона, или серного бетона, или керамзитобетона. На боковых гранях элемента выполнены функциональные выступы или впадины. Или на боковых гранях элемента; выполнены щели или пропилы для размещения в них замковых элементов.
Предлагаемая конструкция элемента отличается от известной тем, что предварительно напряженная арматура расположена в бетоне ствола по противоположным граням сваи с возможностью размещения ее при изготовлении сваи в верхней и нижней периферийных зонах, а по смежным боковым граням выполнены монтажные продольные бортики или фаски. Элемент имеет по крайней мере одну сквозную продольную полость круглого, или эллиптического, или прямоугольного сечения, при этом площадь сечения продольной полости меньше площади сечения бетона ствола В качестве предварительно напряженной арматуры может
быть использована прядевая или проволочная металлическая, или неметаллическая арматура из стеклопластиковых или базальтовых композитных полимерных стержней.
Ствол элемента выполнен из тяжелого бетона, или фибробетона, или полимербетона, или серного бетона, или керамзитобетона. На боковых гранях элемента выполнены функциональные выступы или впадины. Или на боковых гранях элемента выполнены щели или пропилы для размещения в них замковых элементов.
При этом, элемент имеет прямоугольное сечение с соотношением сторон 1:1...1:10.
Особенностью предлагаемого железобетонного элемента является разная работа на определенном этапе: изготовление, транспортировка, вдавливание и непосредственная работа элемента как ограждающей конструкции. Поэтому разработанная конструкция позволяет быть универсальным железобетонным элементом, который может работать на изгиб и сжатие, как раздельно, так и одновременно. В разработке армирования сваи и шпунтин без поперечной арматуры было достигнуто рациональное решение в работе элемента во всех условиях от изготовления до эксплуатации. После изготовления, во время складирования и транспортировки на строительную площадку, элемент работает исключительно на изгиб. Затем работа элемента осуществляется на сжатие, где армирование элемента частично вовлекается в работу.
Одним из преимуществ разработанного ограждающего элемента является свободное использование различных форм и размеров сечений. Ограничения определяются только условиями технологических возможностей безопалубочного формования и технологии погружения. Цель определения формы сечения - это возможность максимально эффективного использования железобетонного элемента в работе
ограждающего элемента при минимальном использовании материальных ресурсов на ее реализацию. Конструкция сечения элемента может подразумевать использование как симметричного, так и несимметричного армирования в зависимости от того, какой параметр нагружения является главенствующим, либо сжимающая сила, либо изгибающий момент. Основные формы сечений ограждающего геотехнического железобетонного элемента прямоугольные в различных вариантах. Так как технология формования не позволяет располагать поперечное армирование, то для этого в геометрии элемента предусмотрены специальные выступы по всей длине - бортики, которые позволяют перемещать и складировать элементы с помощью специальных захватывающих устройств.
На фиг.1 представлен ограждающий геотехнический железобетонный элемент - общий вид; фиг.2 - то же, что и на фиг.1 - вариант выполнения со скосом торцевой грани; фиг.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 - сечение фиг.1 (варианты); фиг.10, 11 - схемы соединения ограждающих элементов.
Ограждающий геотехнический железобетонный элемент состоит из бетонного ствола 1 и преднапряженной арматуры 2. По граням элемента выполнены монтажные продольные бортики 3 или монтажные фаски 4. На противоположных боковых гранях элемента выполнены функциональные (замковые) впадины 5 или выступы 6. Элемент выполнен с одной сквозной продольной полостью 7 или с несколькими.
На фиг.3 и 4 показаны варианты прямоугольных сечений ограждающего элемента (шпунтин) с монтажными продольными бортиками 3 (фиг.3) и с монтажными фасками 4 (фиг.4). На фиг.5, 6 показаны сечения сваи с функциональными впадинами 5 и выступами 6 для изготовления замкового соединения и использования элемента в качестве шпунта. На фиг.3-9 показаны варианты прямоугольных сечений
элемента с одним или несколькими продольными отверстиями, с пропилами или щелями 8 на боковых гранях элемента для размещения в них замковых элементов 9, замоноличенных инъекционным раствором 10. На фиг.10,11, показаны соответственно схемы соединения ограждающих элементов. На фиг.9 - Вариант несимметричного армирования для возможности использования конструкции в качестве шпунта размером сечения более чем 1:1,5.
Сборные длинномерные железобетонные элементы изготавливают следующим образом.
Элементы изготавливают непрерывным методом формования, например методом экструзии или вибропрессования, по безопалубочной технологии на длинных стендах, и содержат только продольную рабочую арматуру по всей длине элемента. Особенностью армирования элементов является периферийное расположение арматуры, размещенной как симметрично, так и несимметрично относительно двух противоположных граней элемента. Конструкция элемента подразумевает расположение растянутой арматуры в сжатой зоне бетона. Разработанная конструкция ограждающих железобетонных элементов позволяет использовать любую технологию безопалубочного формования, что делает ее универсальной. Периферийное расположение рабочей арматуры позволяет наиболее эффективно работать элементам на изгиб. Оптимальная геометрия длинномерных элементов с периферийно расположенной преднапряженной арматурой, позволяет существенно сократить расходы стали и бетона, а использование при этом технологии безопалубочного формования сокращает себестоимость железобетонных изделий до 30%. Использование, предварительно напряженных ограждающих элементов расширяет технологические возможности производства. Минимальный класс бетона, который возможно использовать для производства шпунтин
- В25, что обеспечивает в совокупности несущую способность конструкции.
В качестве предварительно напряженной арматуры могут быть использованы: прядевая металлическая, или неметаллическая арматура из стеклопластиковых или базальтовых композитных полимерных стержней.
Ствол ограждающего элемента выполнен из тяжелого бетона, или фибробетона, или полимербетона, или серного бетона, или керамзитобетона.
С помощью предварительного напряжения повышается трещиностойкость железобетонного элемента. А неметаллическая арматура в сочетании с использованием коррозионностойких высокопрочных бетонов, позволяет повысить долговечность геотехнического элемента. Причем использование высокопрочной прядевой металлической арматуры повышает прочность на изгиб ограждающей конструкции.
Источники информации:
1. "Справочник проектировщика" под редакцией Г.И.Бердичевского, М. Стройиздат, 1974, стр.385-387.
2. Патент РФ №2049856, кл. E02D 5/30, публ. 1995.12.10 (прототип).