Устройство для вытрамбовывания котлованов

Устройство для вытрамбовывания котлованов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТРАМВОВЫВАНИЯ КОТЛОВАНОВ, содержащее базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую штангу, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным центральным отверстием, установленную меньшим основанием книзу и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей штанги, и передающую шшту, установленную под трамбовкой, о т л и ч а ю щ ее с. я тем, что, с целью повышения эффективности возведения фун|даментов в вытрамбованных котловаj нах путем снижения энергоемкости извлечения трамбовки из грунта. «« III 3 ;« трамбовка вьшолнена с цилиндрической открытой снизу полостью, ограниченной передающей плитой, которая имеет жестко соединенный с ней цилиндр, и снабжена опорно-поворотными плитами , размещенными в полости 1щлиндра , ипружинами сжатия, установленными между плитами, причем в стенке цилицдра вьшолнены наклонные прорези с вертикальными участками , по концам какдой из них, и размещенными в них радиальными пальцами, смонтированными в стенке трамбовки, а по боковой наружной поверхности трамбовка имеет продольные лопасти, нижняя кромка которых расположена ниже основания трамбовки на величину осадки пружин и толщину передашр ей плиты, при этом гшрнну лопастей определяют по формуле « oL , где « - ширина лопасти, м; - безразмерный коэффициент, (Х) пpиRИмae lый равньм от 2 до Q& М О 3 в зависимости от характеристик грунта; евеличина кольцевого зазора 00 между передающей плитой и основанием трамбовки, MJ оС - угол наклона боковой поверхности трамбовки к вертика- , ли, град.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Е 02 3 3/046

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3615303/29-33 (22) 20.05.83 (46) 15.02.85. Бюл. ¹ 6 (72) Б.A.Ñàëüíèêoâ, F. .Ñ.Ãpèøèí, Н.Д.Пехов, В.В.Белов, A.È.éàïîâàëîâ и В.Л.Димант (71 ) Всесоюзный научно-исследователь- . ский институт транспортного строительства (53) 625.085(088.8) (56) 1. Крутов В.И. и др. Уплотнение просадочных грунтов. М., Стройиздат, 1974, с. 95.

2. Авторское свидетельство СССР

У 672287, кл. Г 02 3 3/046, 1979 (прототип). .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТРАИБОВЫВАНИЯ КОТЛОВАНОВ, содержащее базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую штангу, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным центральным отверстием, установленную меньшим основанием книзу и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей штанги, и передающую плиту, установленную под трамбовкой, о т л и ч а— ю щ е е с, я тем, что, с целью повышения эффективности возведения фун,даментов в вытрамбованных котлова нах путем снижения энергоемкости извлечения трамбовки иэ грунта, ÄÄSUÄÄ 1139798 трамбовка выполнена с цилиндрической открытой снизу полостью, ограничен-. ной переда10щей плитой, которая имеет жестко соединенный с ней цилиндр, и снабжена опорно-поворотными плитами, размещенными в полости цилиндра, и пружинами сжатия, установленными между плитами, причем в стенке цилиндра выполнены наклонные прорези с вертикальными участками по концам каждой из них, и размещенными в них радиальными пальцами, смонтированными в стенке трамбовки, а по боковой наружной поверхности трамбовка имеет продольные лопасти, нижняя кромка которых расположена ниже основания трамбовки на величину фу осадки пружин и толщину передающей плиты, при этом ширину лопастей определяют по формуле

cj =- f e s f n c( где а - ширина лопас и, м

f — безразмерный коэффициент, принимаемый равным от 2 до

3 в зависимости от характеристик гр нта; м,)

Е - величина кольцевого зазора с© между передающей плитой и Об основапием трамбовки, м; ю(угол наклона боковой поверхности трамбовки к вертикали) град а

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для вытрамбовынания котлованов, содержащем базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую штангу, шарнирно соединен55

1139

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для образования котлованов без выемки грунта под фундаменты зданий и сооружений. 5

Известно устройство для вытрамбо1вывания котлована, в котором трамбовка выполнена с вертикальным отверстием, предназначенным для устранения воздушной подушки и лик- !О видации сил сцепления грунта под низом трамбовки I ), Это позволяет несколько увеличить размеры трамбовки, однако попадaHHe в отверстие грунта снижает 15 эффект уплотнения основания. Кроме того, вертикальное отверстие не . уменьшает сил сцепления грунта по боковым стенкам трамбовки.

Наиболее близким к предлагаемо- 2п му по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вытрамбовывания котлованов, содержащее базовую машину со стрелой, вертикальную направляющую 25 штангу, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса. с вертикальным централь- ным отверстием, установленную меньшим основанием книзу и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей штанги, и передающую плиту, установленную под трамбовкой f2).

Недостатком устройства является

35 его малая эффективность, так как оно не обеспечивает устранения сил сцепления по боковым поверхностям трамбовки и лишь частично устраняет эти силы под нижней ее частью. В связи с этим для работы даже с легкими трамбовками массой 5-6 т требуютея краны или экскаваторы, грузоподъемностью порядка 20 т, что значительно увеличивает энергоемкость и стоимость возведения фун" . даментов в вытрамбованных котлова- нах. г

Цель изобретения — повышение эффективности возведения фундамен50 тов в вытрамбованных котлованах путем снижения энергоемкости извлечения трамбовки из грунта., 798 г ную со стрелой, трамбовку в виде усеченного конуса с вертикальным центральным отверстием, установленную меньшим основанием книзу и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей штанги, и передающую плиту, установленную под трамбовкой, трамбовка выполнена с цилиндрической открытой снизу полостью, ограниченной передающей плитой, которая имеет жестко соединенный с ней цилиндр, и снабжена опорно-поворотными плитами, размещенными в полости цилиндра, и пружинами сжатия, установленными между плитами, причем в стенке цилиндра выполнены наклонные прорези с вертикальными участками по концам каждой из них и размещенными в них радиальными пальцами, смонтированными в стенке трамбовки, а по боковой наружной поверхности трамбовка имеет Tlp одольные лопасти, нижняя кромка которых расположена ниже основания трамбовки на величину осадки пружин и толщину передающей плиты, при этом ширину лопастей определяют по формуле

С1 = (e з i и с, где с - ширина лопасти, м;

> - безразмерный коэффициент, принимаемый равным от 2 до 3 в зависимости от характеристик грунта;

e — величина кольцевого зазора между передающей плитой и основанием трамбовки, м;

cL — угол наклона боковой поверхности трамбовки к вертикали,. град.

На фиг. 1 изображено устройство для вытрамбовывания котлованов, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1, в начале удара трамбовки; на фиг. 3 - то же, в конце удара; на фнг.4 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 — расчетная схема для определения параметров пружин сжатия.

Устройство для вытрамбовывания котлованов (фиг. 1) содержит базовую машину 1 со стрелой 2, вертикальную направляющую штангу 3, шарнирно соединенную со стрелой, трамбовку 4 в виде усеченного конуса с отверстиями 5, причем с одним вертикальным центральным 6 (фиг. 2 и 3), передаю1щую плиту 7, выполненную, например, 113 ,в виде круга с центральным отверс-

Iтием, и продольные лопасти 8, закрепленные с наружной стороны трамбовки 4.

В нижней части трамбовки 4 выполнена круглая вертикальная открытая снизу цилиндрическая полость 9, с торцом которой при помощи оси 10 ,.соединена через шаровые опоры 11, опорно-поворотная перфорированная плита 12, а к ней через пружину 13 сжатия прикреплена промежуточная опорно-поворотная плита 14, соединенная через шаровые опоры 15 с передающей плитой 7 с возможностью поворота вокруг оси 16. Передающая плита 7 установлена с таким расчетом, что между ней и основанием трамбовки 4 имеется кольцевой зазор

17, равный величине осадки пружин

13, при .этом диаметр передающей плиты 7 больше диаметра цилиндрической полости 9. Для осуществления .поворота передающей плиты 7 вокруг оси 16 на ней коаксиально цилиндри;,ческой полости 9 установлен цилиндр ., 18 с наклонными прорезями 19, закан чивающимися с обеих сторон вертикальными участками. В эти прорези вставлены с возможностью свободного в них перемещения радиальнь|е пальцы

20, закрепленные на стенках цилиндрической полости 9 трамбовки 4.

Для создания нормальных условий работы пружин 13 необходимо обеспе-. чить, чтобы нри повороте одной из

35 плит 12 и 14, например нижней 14, одновременно, синхронно с ней, поворачивалась бы и другая, верхняя, плита 12. С этой целью каждая пружина

13 помимо внутреннего направляющего ,стержня 21 имеет по два охватывающих ее полых цилиндра 22 и 23, закрепленных соответственно за перфориро;.ванную и промежуточную плиты 12 и

l14 причем наружный диаметр одного из цилиндров, например верхнего 22, ,равен внутреннему диаметру другого, :нижнего 23 и, таким образом, верхний цилиндр может входить в нижний .и перемещаться внутри его, создавая

: кольцевое зацепление, которое и ,обеспечивает синхронный поворот обеих плит вокруг центральной оси

10 трамбовки. Высота цилиндров 22 и

; 55

23 равна расстоянию между плитами

12 и 14 за вычетом величины осадки

° пружин 13.

9798

Устройство для вытрамбовывания котлованов работает следующим образом.

С помощЬю лебедки базовой машины 1 трамбовка 4 йоднимается по направляющей штанге 3 и сбрасывается вниз. В момент удара происходит сжатие пружин 13 и перемещение цилиндра 18 вверх относительно цилиндрической полости 9 на величину кольцевого зазора 17 с одновременным поворотом его вокруг оси 10 за счет перемещения радиальных пальцев 20 вдоль наклонных прорезей 19. Одновременно с поворотом цилиндра 18 поворачивается и соединенная с ним передающая плита 7. По окончании сжатия пружин 13 трамбовка 4 наносит удар по передающей:. плите 7 (фиг.3).

Затем пружины 13 разжимаются, толкают трамбовку 4 вверх и пальцы 20 вновь поворачивают цилиндр 18 и передающую плиту 7 вокруг оси 10, только уже в другую сторону, срезая грунт под низом передающей плиты 7 (фиг. 2).

Таким образом, введение в трамбовку 4 пружин 13 и поворотной опорной плиты 7 обеспечивает снятие сил сцепления грунта как по ее боковым поверхностям, так и в основании за счет среза грунта нод низом передающей плиты 7 и одновремен-. ного выталкивания трамбовки пружинами 13 вверх.

Устранение воздушной подушки образующейся во время вытрамбовывания котлована под низом трамбовки

4, осуществляется путем вывода воздуха через кольцевой зазор 17, наклонные прорези 19, отверстия перфорированной плиты 12 и отверстия 5.

Наружные продольные лопасти 8 предназначены для передачи на грунт крутящего момента, возникающего при повороте передающей плиты 7, В противном случае момент будет передаваться на направляющую штангу

3 базовой машины 1 и закручивать ее вдоль продольной оси. С целью передачи момента на грунт при первых ударах трамбовки, когда глубина котлована незначительна, лопасти 8 продлеваются вниз за пределы основания трамбовки 4 на величину осадки пружин 13 и толщины передающей плиты 7. Лопасти 8 располагаются рав1139798, 10 номерно по периметру трамбовки 4, Количество их должно быть не менее двух. Ширина лопасти рассчитывается. по формуле (1), выведенной из условия, что лопасть не должна выхо- 5 дить из зацепления с грунтом даже при полном разжатии пружин 13.

Наклонные прорези 19 и перемещающиеся в них пальцы 20 располагаются равномерно соответственно по окружности цилиндра 18 и цилинд.рической полости 9 (фиг. 4). Холичестно их должно быть не менее трех.

Концы наклонных прорезей 19 плавно переходят в вертикальные участки, 15 которые предназначаются для выполнения нескольких функций. Во-первых, они осуществляют плавную остановку вращения передающей плиты 7, .во-вторых, нижний участок позволяет зафик- 20 сировать неподвижное положение передающей плиты 7 в момент нанесения по ней удара, в-третьих, сочетание нижнего вертикального и наклонного участков дает возможность разделить во времени усилие Р, необходимое пружинам 13 для преодоления сил сцепления грунта с трамбовкой 4 на две составляющих Р и Р,, где Р„ усилие одной пружины 13 необходимое 30 для выталкивания трамбовки 4 из котлована, равное

= — „(а г, ), (г)

35 а Р, - усилие пружины, необходимое для поворота .передающей плиты 7 (среза грунта) и уравновешивания массы трамбовки 4, определяемое по формуле 40 р = (Q+ (Я Мл-ТR q)»

1 г

1(— з1ь 2 (Ь + KСО& p), (3), где n — количество пружин 13, @ — масса трамбовки 4, т;

F< — площадь боково и поверхности трамбовки 4, соприкасающейся с грунтом, м ; — радиус передающей пг.иты 7,.м; — радиус цилиндра 18, и; — сцепление грунта, МПа, Ч вЂ” угол внутреннего трения грунта, град;

К вЂ” коэффициент трения поверхностей пальца 20 и кромки наклонных прорезей 19;

p — угол наклона прорези 19 к вертикали, град.

Расчет пружин 13 производится на большее из значений Р и P ,1

Вывод формулы (3) поясняется расчетной схемой пальца 20 с наклонной прорезью 19 (фиг. 5) . Суммарное горизонтальное усилие Н от среза грунта, действующее по касательной к цилиндру 18, равно

М 2и СR 2 Г(р — — — (644gMM+ +g)=

= = — (Q

3 г (4) Необходимо отметить, что расход кинетической энергии, подающей трамбовки на сжатие пружин незначителен и не превышает 57.

Лредлагаемое устройство в несколько раз снижает энергетические затраты при вытрамбовывании котлованов, так как введение пружин сжатия и поворотной опорной плиты полностью снимают силы сцепления грунта во всех поверхностях трамбовки, что дает возможность применять базовые машины с грузоподъемностью, соизмеримой с массой трамбовки.

1!39798

1139798

Фиг. 3

О 6

1 39798

1139798

Составитель Б.Сальников

Техред С.Йовжий Корректор А.Обручар

Редактор А.Долинич

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 240/22 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, YocKBa, R-35, Раушская наб., д. 4/5