ШПУНТОВАЯ СВАЯ ДВУТАВРОВОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

Полезная модель относится к области строительных металлоконструкций, а именно к стальным шпунтовым сваям двутаврового поперечного сечения, предназначенным для применения в гидротехническом, транспортном и промышленно-гражданском строительстве при сооружении различных шпунтовых ограждений постоянного и временного типа.
Из уровня техники известна сварная шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения, включающая стенку и две приваренные к ней полки, при этом на концах полок с наружной стороны выполнены угловые пазы, обеспечивающие крепление шпунтовых свай в панель посредством прокатного замка (Патент РФ №73675, E02D 5/76, опубл. 27.05.2008).
Недостатком известной шпунтовой сваи является наличие отдельных прокатных замков сложной формы, усложняющих сборку шпунтовой стены, а также недостаточно надежное вхождение шпунтовой сваи в грунт при установке.
Известна также шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения, включающая две полки, в центре жестко соединенные между собой стенкой, располагаемой к полкам под прямым углом, а на продольных краях каждой полки выполнены объемлющие - в виде обоймы или объемлемые - в виде кулачков замковые элементы для соединения шпунтовых свай в шпунтовую стену (Патент РФ №2385992, E02D 5/04, опубл. 10.04.2010). Указанная шпунтовая свая выбрана в качестве прототипа. Ниже приведена ее полная формула известного патента.
1. Шпунтовая стена, образованная из металлических элементов двутавровой формы поперечного сечения, каждый из которых имеет две полки, расположенные симметрично относительно оси стены и параллельно ей и в центре жестко соединенные между собой стенкой, располагаемой к полкам под прямым углом, а на продольных краях каждой полки выполнены объемлющие - в виде обоймы или объемлемые - в виде кулачков замковые элементы, соединением которых посредством заведения кулачков в обоймы осуществлено объединение смежных металлических элементов в шпунтовую стену с образованием в ней замкнутых в плане ячеек-полостей, отличающаяся тем, что на одной из полок каждого металлического элемента выполнены две обоймы, а на противолежащей ей полке - два кулачка, причем центры кулачков расположены на линиях, параллельных оси металлического элемента и проходящих через обоймы в сечениях с максимальной высотой полости, и все замковые элементы расположены на внутренних обращенных к оси шпунтовой стены поверхностях полок, при этом отношение ширины полки к ширине стенки металлического элемента выдержано в пределах от 0,6 до 0,8 у металлического элемента с отношением толщины полки к ее ширине в пределах от 0,020 до 0,0225 и от 0,55 до 0,7 у металлического элемента с отношением толщины полки к ее ширине в пределах от 0,0225 до 0,025.
2. Шпунтовая стена по п. 1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, часть ячеек и/или полостей, в которых расположены замковые элементы, заполнена твердеющим материалом, например бетоном.
Недостатком известной шпунтовой сваи является недостаточно надежное вхождение в грунт при установке.
При этом необходимо пояснить следующее.
При погружении шпунтовой сваи могут наблюдаться следующие отклонения от проектного положения: отклонение шпунта от вертикали в плоскости створа (веерность) и отклонение шпунта от вертикали в направлении, перпендикулярном створу (уход из створа).
Эти отклонения связанны с используемым оборудованием, технологией погружения, свойствами грунта и геометрией погружаемой части сваи.
Забиваемая в грунт свая раздвигает в стороны и вдавливает вниз частицы грунта. В грунте вокруг сваи образуются поверхности скольжения и область перемятого грунта. Поперечные размеры этой области возрастают. Радиус зоны деформирования зависит от свойств грунта, поперечных размеров сваи и способа ее погружения. Чем меньше прочность грунта, тем меньше размеры области, где происходят деформации. Объем деформированного грунта может достигать 100% объема погруженной сваи в зависимости от ее размеров, свойств грунта и способа погружения.
Большой объем деформированного (перемятого) грунта в совокупности с образованием поверхностей скольжения, получающиеся при забивании шпунтовой сваи, может привести к указанным выше отклонениям фактического положения шпунтовой сваи от проектного положения, будучи связанным, в частности, с геометрией погружаемой части сваи, что снижает в конечном итоге надежность будущего сооружения.
Задачей полезной модели является повышение надежности сооружения посредством обеспечения заданного проектного положения шпунтовой сваи при ее забивании в грунт за счет изменения ее геометрии при упрощении монтажа сваи.
Поставленная задача решается тем, что в шпунтовой свае двутаврового поперечного сечения, включающей две полки, в центре жестко соединенные между собой стенкой, располагаемой к полкам под прямым углом, при этом на продольных краях каждой полки выполнены объемлющие - в виде обоймы или объемлемые - в виде кулачков замковые элементы для соединения шпунтовых свай в шпунтовую стену, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, стенка в ее основании снабжена ножевой секцией, имеющей толщину, большую толщины самой стенки, и выполненной с вырезом в обращенной к грунту части в виде сегмента круга, при этом кромка выреза выполнена с двусторонней фаской, полки соединены со стенкой двусторонним сварным швом, а замковые элементы присоединены к краям полок с их внутренних сторон.
При этом вырез может был выполнен в виде сегмента круга, диаметр которого составляет от 90 до 95% ширины стенки.
При этом толщина ножевой секции может составлять 95-120% толщины полки.
При этом полки в их основании могут быть выполнены с фасками..
Выполнение стенки шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения с утолщенной ножевой секцией в ее основании, имеющей со стороны грунта полукруглый вырез с двусторонней фаской, обеспечивает оптимальную его остроту, что существенно облегчает вхождение шпунта в грунт; обеспечивая при этом заданное проектное положение шпунта относительно вертикали как в плоскости створа, так и в направлении перпендикулярном створу. Соединение полок со стенкой двусторонним сварным швом в совокупности с присоединением замковых элементов к краям полок с их внутренних сторон обеспечивает высокую прочность двутавровой сваи, также повышая надежность ее использования..
Технический результат - повышение надежности сооружения за счет обеспечения заданного (вертикального) положения шпунтовой двутавровой сваи при ее забивании в грунт при более простой сборке.
Заявляемая шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как снабжение стенки в ее основании ножевой секцией, имеющей толщину, большую толщины самой стенки, и выполненной с вырезом в обращенной к грунту части в виде сегмента круга, выполнение кромки выреза с двусторонней фаской, соединение полок со стенкой двусторонним сварным швом, присоединение замковых элементов к краям полок с их внутренних сторон, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения может найти широкое применение в гидротехническом, транспортном и промышленно-гражданском строительстве при сооружении различных шпунтовых ограждений постоянного и временного типа и поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где показаны на:.
- фиг. 1 - вид шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения;
- фиг. 2 - фрагмент шпунтовой стены из шпунтовых свай двутаврового поперечного сечения;
- фиг. 3 - ножевая секция шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения (вид сбоку);
- фиг. 4 - ножевая секция шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения (в продольном разрезе);
-фиг. 5 - основание полки шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения с фаской;
- фиг. 6 - сварное соединения замкового элемента - обоймы;
- фиг. 7 - сварное соединения замкового элемента - кулачка;
- фиг. 8 и 9 - сварные соединения других видов замковых соединений.
Стальная шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения (фиг. 1, 2) включает полки 1, присоединенные к стенке 2 двусторонним сварным швом, на краях которых расположены замковые элементы 3, позволяющие объединять шпунтовые сваи в шпунтовую стену. По краям одной полки 1 с ее внутренней стороны присоединены сварным швом замковые элементы - обоймы 3, а на краях другой полки 1 с ее внутренней стороны присоединены сварным швом замковые элементы - кулачки 4. Обоймы 3 могут быть выполнены из уголкового профиля, а кулачки 4 - из круглого профиля. Также обойма 3 и кулачок 4 могут быть выполнены в виде обращенных раскрывом друг к другу и расположенных горизонтально С-образных элементов (фиг. 8) либо Т-образного кулачка 4 и обращенной раскрывом к нему С-образной обоймы 3 (фиг. 9), приваренных к полке продольным прутком.
Стенка 2 шпунтовой сваи в ее основании снабжена ножевой секцией 5, являющейся продолжением стенки 2 и выполненной в ее основании с вырезом 6 в виде сегмента круга, диаметр которого может составлять от 90 до 95% ширины стенки 2 (фиг. 3, 4). Указанные пределы обеспечивают необходимую прочность ножевой секции. Кромка выреза 6 выполнена с двусторонней фаской 7 для придания оптимальной остроты.
Ножевая секция 5 имеет толщину больше толщины самой стенки 2. При этом толщина ножевой секции 5 может составлять 95-120% толщины полки 1 в зависимости от толщины полки 1. Во всех случаях указанные пределы обеспечивают достаточно прочную ножевую секцию 5, поскольку полки 1 во всех случаях имеют толщину, большую толщину стенки 2.
Ножевая секция 5 присоединена к основанию стенки 1 сварным швом.
На обоих полках 2 шпунтовой сваи в их основании могут быть выполнены фаски 8 на их внешних сторонах, либо на внутренних сторонах, либо на обеих сторонах (и внешних, и внутренних)..
7При осуществлении полезной модели могут быть выбраны, в частности, следующие размерные параметры шпунтовой сваи двутаврового поперечного сечения.
В сравнении с прототипом заявляемая шпунтовая свая двутаврового поперечного сечения обеспечивает повышение надежности конструкции шпунтовой стены за счет в грунт и сборки из них шпунтовой стены.