КЛЕЩЕВИДНОЕ ШПУНТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
CALIPER TONGUE AND GROOVE CONNECTION

Изобретение относится к шпунтовым соединениям и может быть использовано в гидротехнике для соединения свай при строительстве морских и речных причалов, а также в гражданском и промышленном строительстве.
Известно шпунтовое соединение, содержащее Т-образные шпунтовые выступы и шпунтовые захваты (шпунтовые замки), выполненные из уголковых профилей с образованием коробчатого профиля в поперечном сечении, во внутренней полости каждого из коробчатых профилей установлено ребро жесткости, приваренное к нему боковыми кромками (RU №2081238, 1997 г.).
Недостатком указанного шпунтового соединения является недостаточная прочность шпунтового захвата, выполненного из уголкового профиля, а также большое количество сварных соединений.
Известно шпунтовое соединение, применяемое в шпунтовой стенке из трубчатых свай, содержащее шпунтовые захваты (шпунтовые замки) и шпунтовые выступы, выполненные из прокатных элементов фасонного поперечного сечения, снабженных опорным участком под приварку (пятой). В указанном известном соединении каждый шпунтовый выступ выполнен с гребнем круглого или овального поперечного сечения, а каждый шпунтовый захват выполнен в виде обоймы с устьем, повторяющим форму гребня шпунтового выступа и охватывающим его с возможностью частичного относительного поворота (полезная модель RU №106264, 2011 г., прототип).
Указанное шпунтовое соединение значительно более прочное, чем предыдущее, однако для изготовления прокатных профилей фасонного поперечного сечения, из которых выполнены его элементы, необходимо сложное и дорогостоящее импортное оборудование с применением экструзивных технологий, что соответственно сказывается на цене такого шпунтового соединения.
Кроме того, в гидротехническом строительстве предъявляются достаточно высокие требования к герметичности шпунтовых соединений. В связи с этим зазор, с которым устье обоймы захвата охватывает гребень шпунтового выступа, должен быть меньшим при строительстве на песчаных и слабых грунтах, а при строительстве на обычных и скальных грунтах зазор в шпунтовом соединении может быть увеличен для облегчения заведения в замок.
Таким образом существует потребность в регулировании, т.е. в обеспечении возможности изменения зазора в шпунтовом соединении в зависимости от свойств грунта.
Для изменения плотности охвата гребня в техническом решении по прототипу необходима соответствующая переналадка прокатного стана и корректировка всей технологии, что неприемлемо по затратам. Сами же такие шпунтовые соединения не допускают возможности изменения указанного зазора или какой-либо его регулировки после изготовления их на прокатном стане.
Технической задачей настоящего изобретения является создание шпунтового соединения, не имеющего недостатков известных соединений из уровня техники.
Технический результат - возможность изготовления прокатных элементов, из которых выполняется шпунтовое соединение, на стандартном отечественном прокатном оборудовании, а также обеспечение возможности достаточно просто изменять зазор, с которым шпунтовый захват охватывает шпунтовый выступ, в зависимости от типа грунта.
Поставленная задача решается за счет того, что в шпунтовом соединении, включающем выполненные из прокатных профилей шпунтовый выступ с гребнем и шпунтовый захват, содержащий опорный участок под приварку и обойму с зевом, повторяющим форму гребня шпунтового выступа и охватывающим его с возможностью частичного поворота, согласно изобретению шпунтовый захват выполнен сварным из двух прокатных профилей, каждый из которых имеет поперечное сечение в форме буквы F, у которой нижняя поперечная полка длиннее верхней поперечной полки и на свободном конце выполнена скругленной по радиусу, при этом указанные прокатные профили обращены зеркально полками навстречу друг к другу и сварены нижними полками встык с обеспечением между верхними полками предварительно заданного зазора, регулируемого в зависимости от свойств грунта путем поворота указанных профилей относительно линии стыковки свариваемых полок. Гребень шпунтового выступа может быть выполнен в виде полукруга в поперечном сечении.
В шпунтовом соединении согласно предлагаемому изобретению выполнение захвата не зацело, как в прототипе, а сварным из двух прокатных профилей, имеет несколько преимуществ.
F-обратная форма поперечного сечения прокатных профилей, с одной стороны, технологична для изготовления их на обычных отечественных прокатных станах, что, естественно, снижает их себестоимость по сравнению с прототипом. С другой стороны, поскольку сопряжения всех участков поперечного сечения выполнены по радиусам, без острых углов, исключено возникновение концентраций напряжений, что могло бы привести к снижению прочности. По прочности захват предлагаемого шпунтового соединения не уступает прототипу.
Важным преимуществом предлагаемого шпунтового соединения является возможность перед приваркой профилей друг к другу выставить между верхними полками зазор такой величины, какой необходим для обеспечения герметичности соединения в соответствии с геологическими условиями строительства, путем поворота профилей вокруг точки (линии) стыковки свариваемых нижних полок. Эта возможность обеспечена за счет того, что нижние полки поперечного сечения профилей выполнены длиннее верхних, а также за счет выполнения свободных концов нижних полок скругленными по радиусу. При сварке обращенные зеркально друг к другу профили стыкуются выступающими более длинными нижними полками, а между более короткими верхними полками гарантированно образуется зазор для обеспечения соединения захвата со шпунтовым выступом. При повороте профилей с целью регулировки указанного зазора линия сварки смещается, но благодаря выполнению свариваемых полок скругленными по радиусу условия сварки и качество сварных швов сохраняются.
В шпунтовом захвате согласно предлагаемому изобретению концы стенок F-образных профилей являются опорным участком для приварки захвата к свае, причем они максимально разнесены на всю ширину захвата, что обеспечивает большую устойчивость захвату на свае.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - шпунтовое клещевидное соединение в сборе, поперечное сечение;
на фиг.2 - то же, с пунктирным изображением повернутых профилей;
на фиг.3 - прокатный профиль для захвата, поперечное сечение.
Шпунтовое соединение согласно предлагаемому изобретению включает шпунтовый выступ 1 с гребнем 1а и шпунтовый захват 2, выполненный из двух прокатных профилей 3 и 4. Каждый прокатный профиль 3, 4 имеет поперечное сечение, в целом напоминающее плавно очерченную латинскую букву F со скругленными концами. Условно в поперечном сечении прокатного профиля можно выделить три плавно сопряженных между собой участка: участок 5, соответствующий верхней поперечной полке буквы F, участок 6, соответствующий ее нижней поперечной полке, и участок 7, соответствующий вертикальной продольной стенке указанной буквы (на фиг.3 участки 5, 6 и 7 разделены пунктиром). Свободные концы 6а участков 6 поперечного сечения профилей выполнены скругленными по радиусу R, свободные концы 5а и 7а участков 5 и 7 соответственно, а также места сопряжения участков 5 и 6 с участком 7 выполнены с радиусами сопряжения в соответствии с технологией изготовления проката. По технологии участок 7 поперечного сечения прокатного профиля выполняется несколько вогнутым в средней части.
Участки 6 профилей 3 и 4 выполнены более длинными, чем участки 5, то есть участки 6 выполнены выступающими над верхними участками 5.
Участки 5, 6 и 7 поперечного сечения профиля 3, 4 по тексту настоящей заявки названы соответственно «верхняя полка», «нижняя полка» и «продольная стенка».
При изготовлении шпунтового захвата согласно предлагаемому изобретению устанавливают два прокатных профиля 3 и 4 зеркально полками навстречу друг другу, при этом полки 6 приводят в соприкосновение и сваривают их между собой встык, выставив предварительно необходимый зазор А между верхними полками 5 профилей 3 и 4. Зазор А регулируют путем поворота профилей 3 и 4 вокруг линии их соприкосновения, соответствующей точке Б на фиг.1. На фиг.2 пунктиром изображено положение свариваемых профилей при уменьшенном зазоре А. Шпунтовый захват из сваренных прокатных профилей 3 и 4 имеет клещевидное поперечное сечение.
Часть захвата, ограниченная верхними полками 5, нижними полками 6 и верхними участками стенок 7, представляет собой обойму захвата, внутренняя полость В, так называемое устье захвата повторяет форму гребня 1а шпунтового выступа 1 с определенным зазором для обеспечения возможности частичного поворота и продольного перемещения соединенных в замок захвата и выступа. Выполнение сопряжения верхней полки 5 и нижней полки 6 с продольной стенкой 7 по радиусам обеспечивает полости В форму, приближающуюся к форме гребня 1а шпунтового выступа 1, в частности приближающуюся к форме полукруга в поперечном сечении. Чем меньше предварительно отрегулированный зазор А, тем плотнее прилегает устье обоймы к гребню 1а, тем плотнее и герметичнее шпунтовое соединение. Это особенно важно для строительства на песчаных и слабых грунтах.
Концы 7а продольных стенок 7 предназначены для приварки захвата 2 к соединяемым строительным изделиям, например к сваям гидротехнического сооружения. Концы 7а и, следовательно, сварные швы, которыми захват приваривается к свае, разнесены в этой конструкции фактически на всю ширину захвата, поэтому захват более устойчив по сравнению с прототипом. При этом благодаря выполнению концов 7а скругленными при повороте профилей для регулировки зазора условия сварки и качество сварных швов не ухудшаются.
Как указывалось выше, к преимуществам предлагаемого клещевидного шпунтового соединения относится его технологичность и значительно более низкая цена по сравнению с прототипом. Также большим преимуществом является возможность достаточно просто отрегулировать и выполнить зазор в захвате такого размера, какой требуется в зависимости от геологических условий конкретного строительного объекта с обеспечением большей или меньшей герметичности сооружения.