ПОГРУЖАЕМАЯ В ГРУНТ СТРОИТЕЛЬНАЯ ОПОРА (ВАРИАНТЫ)

Техническое решение относится к области строительства наземных объектов, возводимых посредством погружаемых в грунт металлических несущих нагрузку опор.
Техническое решение, представленное в данном описании, предназначено для его использования в конструкциях металлических опор общего назначения, погружаемых в грунт и закрепляемых в грунте.
Техническое решение может быть использовано в конструкциях опор, которые закрепляются в грунте путем их забивки или путем частичной забивки и частичного бетонирования конца трубы в грунте, или путем бетонирования всего конца в углублении грунта. В частности, техническое решение предназначено для использования в конструкциях опор, забиваемых в грунт при возведении столбов различного назначения, например, столбов ограждений или обсадных труб в строительстве, или иных конструкций в виде сплошных в сечении стержней, или шпунтовых стенок.
Исследования достигнутого уровня показывают, что забивка труб, профилей, опор различной конфигурации в их поперечных сечениях сопровождается пластической деформацией металла и его разрывами на торцах забиваемых конструкций, что приводит к изменению геометрии площадки торца конструкции и, как следствие, к смещениям направления реакции от удара ударной части молота. При этом в процессе забивки на измененном вследствие пластической деформации торце опоры возникает боковая составляющая реакции, которая направлена под углом к продольной оси забиваемой опоры. Вследствие этого при забивке опоры она зачастую 2 изгибается, что приводит к необходимости прекращения забивки опоры. Вследствие этого большая часть забиваемых в грунт опор не достигает расчетной глубины забивки. Все это приводит к снижению качества возводимых сооружений.
Из патентной документации известны трубчатые опоры или столбы с заглушками на верхнем торце, при этом конец каждого столба заглублен в грунте или путем забивки в грунт или путем бетонирования в углублении грунта, каждая заглушка закреплена на торце верхнего конца трубы и соединена с ним (RU 91359, 06.10.2009; RU 91360, 06.10.2009; RU 91361, 06.10.2009; RU 91362, 06.10.2009). Заглушки исключают попадание осадков в полости труб, уменьшают деформацию краев торцов труб и их разрывы при забивке в грунт.
Также из патентной документации известны трубчатые столбы с заглушками на верхнем торце, закрепленное на столбах ограждение, при этом конец каждого столба заглублен в грунт путем его бетонирования в углублении грунта, а каждая заглушка в виде колпака надета с натягом на столб, расположена на торце верхнего конца трубы и соединена с трубой разъемно с возможностью ее съема с трубы (ЕР 0583611 А1, 23.02.1994).
Заглушки на верхнем торце опор не исключают попадание в полости трубчатых опор атмосферных осадков, так как их посадочные места вставляются в полости трубчатых опор, что не исключает проникновение воды в полости трубчатых опор.
Существенным недостатком известных опор является то, что для забиваемой в грунт опоры используют плоскую в виде пластины заглушку, приваренную сваркой к концу трубы (RU 91359, 06.10.2009; RU 91360, 06.10.2009; RU 91361, 06.10.2009; RU 91362, 06.10.2009), что не исключает смятие и разрывы такой заглушки вместе с краями трубы при нанесении по заглушке ударов молота во время забивки. Причем вместе со смятием и разрывами заглушки происходит смятие и разрывы торцов опор при их забивке в грунт. Это в свою очередь приводит к смещениям указанных 3 реакций, возникающих на торце опоры при ее забивке, изгибу опоры и снижению качества забивки опоры.
В случае забивки трубчатого столба в грунт, заглушка трубчатого столба пластически деформируется вместе с торцом трубы, при этом нарушается герметичность соединения трубы с заглушкой, появляются разрывы заглушки в местах ударов. Через разрывы заглушки влага от осадков проникает во внутреннюю полость трубчатой опоры, что также приводит к интенсивному ржавлению трубчатой опоры с внутренней ее стороны.
Техническим результатом решения является повышение качества погружения в грунт строительных опор.
Технический результат получен погружаемой в грунт строительной опорой, характеризующейся тем, что она содержит трубчатую опору с заглушкой на верхнем торце, при этом заглушка выполнена с охватывающим конец трубы опоры пояском, внутри которого выполнена кольцевая канавка, своей открытой стороной обращенная к наружной поверхности опоры таким образом, что наружная угловая кромка опоры, образованная торцом трубы и ее боковой поверхностью, расположена перед открытой стороной канавки.
Торец трубы имеет симметрично расположенные к продольной оси симметрии трубы скосы.
Кольцевая канавка в ее поперечном сечении выполнена скругленной или по радиусу тела вращения.
Технический результат получен погружаемой в грунт строительной опорой, характеризующейся тем, что она выполнена в виде стержня с заглушкой на верхнем торце, при этом заглушка выполнена с охватывающим конец стержня опоры пояском, внутри которого выполнена кольцевая канавка, своей открытой стороной обращенная к наружной поверхности опоры таким образом, что наружная угловая кромка опоры, образованная ее торцом и боковой поверхностью, расположена перед открытой стороной канавки.
На верхней стороне заглушки выполнена выемка, расположенная в середине заглушки таким образом, что по краям заглушки за пределами выемки образованы выступающие над выемкой поверхности.
На фиг.1 показана погружаемая в грунт строительная трубчатая опора;
на фиг.2 - погружаемая в грунт опора в виде сплошного в сечении стержня;
на фиг.3 - взаимное расположение опоры, заглушки и наклепанного металла в канавке заглушки после забивки в грунт трубчатой опоры.
Погружаемая в грунт путем ее забивки строительная трубчатая опора в первом варианте содержит трубу 1 (фиг.1) с заглушкой 2 на верхнем торце трубы, при этом заглушка выполнена с охватывающим конец трубы пояском 3, внутри которого выполнена кольцевая канавка 4.
Опора в одном исполнении выполнена из трубы круглого сечения, в другом исполнении опора выполнена из трубы прямоугольного сечения. Опора может иметь любую иную в поперечном сечении форму и соответствующую этой форме имеет форму заглушка в поперечном сечении ее посадочного места на трубу опоры. При этом должно быть сохранено условие, что поясок 3 заглушки плотно без зазоров охватывает трубу по ее периметру с наружной стороны трубы.
В другом варианте (фиг.2) опора выполнена в виде сплошного в поперечном сечении элемента, например, в виде стержня 5 или в виде рифленого в продольном направлении стального проката, например, в виде шпунтового элемента металлической подпорной стенки.
Упомянутая канавка 4 заглушки расположена у торца 6 трубчатой опоры (фиг.1) так, что открытой стороной канавка 4 прилегает к наружной кромке 7 торца опоры с возможностью внедрения в эту канавку расплющенного металла 8 (фиг.3), образующегося в результате его наклепа на торце опоры при забивке ее в грунт.
Во время изготовления заглушки в производственных условиях заглушка набита или напрессована на конец опоры или надета на него с натягом и таким образом она зафиксирована на конце в предмонтажном положении опоры, до 5 того, как опора будет в результате ее монтажа на объекте установлена в вертикальное положение в грунте 9.
С целью надежного предмонтажного соединения заглушки с трубой опоры входное отверстие заглушки в свету выполняют меньше наружного размера опоры, соответствующего входному отверстию заглушки при соблюдении условия ее натяга или напрессовки на трубу. В случае если труба выполнена круглой, то ее наружный диаметр выбирают больше диаметра входного отверстия заглушки на величину, позволяющую набить, напрессовать или надеть с большим натягом заглушку на конец трубы. Аналогичным образом выбирают размеры входных отверстий для заглушек, закрывающих торцы квадратных труб или торцы опор, которые выполнены в виде сплошных металлических стержней 5 (фиг.2).
В другом исполнении заглушка может быть надета на конец опоры свободно и зафиксирована на ней фиксатором (не показан) или прихвачена к опоре сварочными прихватками 10 (фиг.1), или предварительно закреплена на опоре любыми другими известными средствами.
Любое из названных соединений является временным и выполнено с целью временной или предмонтажной фиксации заглушки на верхнем конце опоры. Это связано с тем, что любое из известных жестких соединений заглушки с опорой является не надежным, поскольку это соединение испытывает большие ударные нагрузки во время забивки опоры в грунт. Например, как показала практика, сварной шов, соединяющий заглушку с опорой по периметру опоры, разрушается от ударов ударной части молота по заглушке, а резьбовое соединение от этих ударов сминается. В результате заглушка смещается от своего расчетного положения и на ней возникают направленные в сторону от продольной оси опоры реакции, приводящие к изгибам опоры при ее забивке и к остановке забивки.
Торец 5 опоры выполнен с небольшими скосами 11, обращенными в сторону продольной оси 12 опоры. Выбор угла скоса 11 зависит от пластичности металла опоры. Чем меньше пластичность металла, тем большие углы должны иметь скосы торца 6 опоры.
В средней части верхняя сторона заглушки 2 имеет выемку 13 (фиг.1, 2), глубина h которой находится в пределах (0,01÷0,1D), где D - наружный диаметр трубчатой опоры (в случае круглой трубы) или наружный размер прямоугольной трубы по ее диагонали. Для круглых заглушек выемка выполнена круглой, для прямоугольных заглушек выемка выполнена прямоугольной. Позицией 14 показана ударная часть молота.
За пределами выемки 13 расположены выступающие над ней рабочие площадки или поверхности 15 заглушки. Ось 16 ударной части в исходном положении совмещена с продольной осью 12 опоры.
Выемка 13 расположена в середине заглушки таким образом, что выступающие над выемкой поверхности 15 расположены над теми частями опоры, которые взаимодействует с нижней поверхностью 17 заглушки.
Работает опора следующим образом. Устанавливают опору на грунте в вертикально положение и забивают ее в грунт. При нанесении ударов по заглушке ударными частями 14 дизель-молота, пневмомолота или ручного молота в направлении по стрелке А (фиг.1), заглушка 2 передает удары на торец 6 трубчатой опоры 1. Торец 6 трубы от ударов расплющивается в расчетных пределах. Расплющенный металл 8 опоры (фиг.3), образующийся в результате наклепа на торце опоры, забивается в канавку 4. В результате образуется прочное соединение заглушки с концом опоры. Чем больше образуется расплющенного металла на торце трубы, тем плотнее он набивается в канавку 4 в результате его пластической деформации, тем прочнее и герметичнее становится соединение.
При забивке опоры в грунт поясок 3 заглушки и ее верхняя горизонтальная часть воспринимает на себя ударные нагрузки, верхняя часть заглушки частично сминается, а поясок 3 препятствует изменению геометрии концевой части опоры и удерживает края трубы от разрывов. Смятие заглушки происходит в расчетных пределах из условия, что удары ударной части молота 7 будут осуществляться по выступающим над выемкой 13 поверхностям 15 заглушки. При нанесении ударов по выступающим поверхностям 15 заглушки ее края прижимаются к поверхности опоры с ее боковых сторон. Это исключает непроизвольную деформацию торца 6 опоры и изменение геометрии расчетной площади торца опоры. При этом поясок 3 и канавка 4 заглушки обеспечивают такую геометрию торца 5 опоры, которая в максимальной мере обеспечивает совмещение продольной оси 12 опоры с продольной осью 16 ударной части 14 молота, что уменьшает случаи изгиба опоры при ее забивке в грунт. При этом повышается надежность соединения заглушки с концом трубы.
В случае погружения опоры в грунт путем ее частичной забивки в углубление грунта и частичного бетонирования конца трубы в грунте, или путем бетонирования всего конца в углублении грунта, опору устанавливают в заранее подготовленном углублении, погружают ее в грунт на заданную глубину путем забивки, а затем пространство между наружной поверхностью опоры и стенкой углубления в грунте заливают бетоном.
Представленное соединение заглушек с опорами исключает необходимость их соединения малонадежными для данной технологии забивки опор в грунт сварочными сплошными швами.
Кроме повышения прочности данного соединения обеспечивается возможность извлечения опоры из грунта путем использования для этой цели заглушки, за которую опору извлекают из грунта. Повышение герметичности соединения связано с тем, что герметичность исключает проникновение в полость трубчатой опоры влаги для случаев длительного использования опор.