ПАНЕЛЬ ШПУНТОВАЯ

Заявляемая полезная модель относится к панелям шпунтовых стенок из стали и может быть использована для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений путем укрепления берегов, дамб, русел и тому подобного.
В данном описании использованы термины со следующим толкованием.
Шпунтовое ограждение - это сплошная шпунтовая стенка, образованная повторяющимися шпунтовыми элементами - стальными панелями, скрепляемыми собственными замковыми соединениями, и последовательно погружаемыми в грунт методом забивки, вибропогружения или вдавливания.
Шпунтовая панель в общем виде состоит из тела (профиля) и замковых соединений. Тело панели имеет постоянное сечение.
Замковое соединение служит соединению шпунтовых панелей трапецеидально-корытного в плане профиля в единую стенку и состоит, как правило, из двух взаимодействующих элементов - охватывающего (обойма замка) и охватываемого (кулачок замка). В данном описании конструкция замка не является определяющей вне зависимости от типа: Ларсен (Larsen), «шарик в гнезде» (Ball and socket) или гибридный.
Тело панели имеет постоянное сечение. Сечение имеет среднюю ось - след плоскости, проходящей через центральные оси двух образующих замковое соединение элементов
Полка панели - часть профиля параллельная средней оси. Условно «верхняя полка» - одиночная по одну сторону от оси. Условно «нижняя полка» - одна из противолежащих «верхней полке».
Стенка панели - часть профиля, формирующая стороны трапеции. Полустенки - крайние узкие стенки, несущие приваренные элементы замка.
Глубина (она же высота) профиля панели определяется расстоянием от средней оси до внешней поверхности полки.
Полезная ширина панели определяется расстоянием между центральными осями двух элементов замкового соединения.
Радиус гиба - радиус сопряжения стенки и полки по внутреннему углу сечения
Нейтральная ось сечения панели - след плоскости, параллельной плоскости шпунтовой стены, для которой сумма моментов инерции (с учетом знака) в сечении равна нулю (проходит через центр тяжести сечения).
Обычно шпунтовые панели забивают в землю ударным или вибрационным методами. Очевидно, что забивка панелей связана с большим расходом энергии, которая пропорциональна сопротивлению забивания шпунтовой панели. При существующих методах забивания сопротивление забиванию панелей зависит в основном от свойств почвы и от поперечного сечения шпунтовой панели.
Известно, что при большом сопротивлении забиванию широкие и глубокие шпунтовые панели с небольшой толщиной пояса и полок быстро теряют свою устойчивость. Именно этим и обусловлена необходимость в ограничении возникающих в шпунтовых панелях при их забивании напряжений, то есть необходимость в создании шпунтовых панелей с низким, насколько это возможно, сопротивлением забиванию. Если на сопротивление забиванию панели снижение толщины пояса и полок оказывает, несомненно, положительное влияние, то увеличение отношения "глубины к полезной ширине" U-образных шпунтовых панелей весьма отрицательно влияет на их сопротивление забиванию. В известных технических решениях эта величина составляет 0,3-0,5. Известно также, что увеличение радиуса в месте сопряжения полок и стенок приводит к снижению сопротивления грунта за счет динамических процессов при забивании, при этом, как очевидно, кривизна этого сопряжения должна быть достаточно большой для того, чтобы при забивании сваи частицы почвы относительно легко смещались в сторону от вогнутых углов (см., например, описание к патенту LU 88805 А1).
Наиболее близким техническим решением, имеющим наибольшее число признаков, общих с заявляемым (прототип), является Защитная стена из шпунтовых панелей, которая включает сборные элементы волнообразного в плане профиля, каждый их которых имеет полки, расположенные по разные стороны от средней оси стены и параллельно этой оси со смещением друг относительно друга и соединенные между собой наклонными стенками, расположенными под тупым углом к полкам, при этом на концах профиля выполнены элементы соединения, образующие замковые соединения, панели выполнены холодногнутыми из листовой стали, тупой угол наклонных стенок к полкам выполнен с радиусом r гибки не менее 20 мм (RU 2348755, E02D 5/08, опубликовано 10.03.2009).
Основным недостатком указанной панели является значительное (до половины глубины профиля) расстояние плоскости, соединяющей оси элементов замкового соединения, от плоскости, проходящей через нейтральную ось инерции сечения. Дело в том, что при вибропогружении, забивке или вдавливании шпунтовых панелей, образующих непрерывную стенку, усилие прикладывают по плоскости, проходящей через оси замкового соединения, что при несовпадении этой плоскости с плоскостью, проходящей через нейтральную ось инерции сечения, требует повышенной величины усилий и может привести к потере устойчивости, то есть требует большей толщины профиля. Сблизить ось инерции сечения такой формы и среднюю ось стенки можно только применяя нижние и верхние стенки профиля разной толщины, что весьма нетехнологично и невыполнимо для панелей, получаемых гибкой из листа. Расстояние между указанными осями зависит от геометрических параметров сечения профиля и для корытообразных профилей постоянной толщины хорошо коррелирует с отношением глубины к ширине профиля.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявляемой полезной модели и которая не могла быть решена при использовании известных аналогов полезной модели, является создание объекта, параметры, которого позволяют снизить величину потребного усилия вдавливания панели при создании шпунтовой стенки, произведенной методом холодной гибки, то есть, имеющую одинаковую толщину всех элементов профиля.
Для решения указанной технической проблемы предлагается шпунтовая панель волнообразного в плане профиля, которая имеет полки, расположенные по разные стороны от средней оси профиля и параллельно этой оси со смещением относительно друг друга и соединенные между собой наклонными стенками, расположенными под тупым углом к полкам, по краям панели выполнены элементы, образующие замковые соединения, панель выполнена холодногнутою, тупой угол наклонных стенок к полкам выполнен с радиусом r гибки не менее 20 мм, при этом крайние полки имеют полустенки, элементы замка установлены на концах этих полустенок и соотношение глубины к полезной ширине панели составляет 0,13-0,25. Меньшее соотношение заметно сказывается на стоимости установки протяженных стенок, которые выгоднее изготавливать из панелей большей ширины, увеличение же отношения приводит к известным недостаткам ранней потери устойчивости при забивании панелей.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение профиля панели с условным видом элементов замка.
0
0
Заявляемая панель содержит тело панели 1, включающее верхнюю полку 11 и две нижних полки 12, соединенные расположенными под углом α стенками 13. Нижние полки 12 имеют на свободных концах полустенки 14, к которым присоединены элементы замка - охватывающий 2 и охватываемый 3. Все части профиля имеют одинаковую толщину t. Сопряжение стенок и полустенок с полками выполнены с радиусом по внутренней стороне r. Ширинапанели от оси охватывающего элемента замка 2 до оси охватываемого элемента замка 3 обозначена В, глубина профиля как расстояние от средней оси O-O 5 до наружной поверхности полки 12 обозначена h. Также на фиг. 1 обозначены ось инерции С-С 6 и центр тяжести сечения C с координатами относительно геометрического центра панели (точка пересечения средней оси О-О 5 и оси симметрии сечения 4) Х и Y.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом. Заготовка из стального листа 10×1500×6000 ст. 09г2с-15 ГОСТ 19903-74 изгибается в соответствии с Фиг. 1, руководствуясь требованиями стандарта ЕН 10249-2:1995 «Холодногнутые шпунтовые сваи из нелегированных сталей», при этом соблюдаются следующие параметры.
Изготовленные таким образом панели имеют отношение глубины к полезной ширине профиля 0,13-0,25.
Заявленная полезная модель работают следующим образом.
Шпунтовая стенка, состоящая из панелей, изготовленных в соответствии с заявляемым техническим решением, может быть возведена вдоль котлована, либо иной выемки, а также вдоль берега любого водоема, для предохранения их от разрушения и осыпания. Возведение шпунтового ограждения осуществляют путем забивки или погружения шпунтовых панелей, имеющих указанное поперечное сечение, в грунт, при одновременном соединении шпунтовых панелей друг с другом посредством охватывающих и охватываемых элементов замков. Монтаж стенки из гнутых шпунтовых панелей, характеризуемых признаками данного технического решения, позволяет существенно снизить усилие вдавливания за счет лучших геометрических параметров профиля.