Шпунтовое соединение

Шпунтовое соединение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 в поперечном сечении выполнен в виде обоймы с устьем, повторяющим форму гребня шпунтового выступа и охватывающим его с возможностью частичного относительного поворота и продольного перемещения (полезная модель RU №106264, 2011 г., прототип).

Указанное известное шпунтовое соединение значительно прочнее предыдущего, однако для изготовления прокатного профиля фасонного поперечного сечения, из которого выполнены шпунтовые захваты в известном техническом решении, необходимо сложное и дорогостоящее импортное прокатное оборудование, что существенно повышает цену такого шпунтового соединения.

Технической задачей настоящего изобретения является создание шпунтового соединения, не имеющего недостатков известных шпунтовых соединений из уровня техники, т.е. технологичного и недорогого.

Технический результат - возможность изготовления прокатных элементов, из которых выполняются захваты предлагаемого шпунтового соединения, на стандартном отечественном прокатном оборудовании с обеспечением высокой прочности соединения.

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 устьем, повторяющим форму гребня шпунтового выступа и охватывающим его с возможностью продольного перемещения и частичного поворота, согласно изобретению шпунтовый захват выполнен из двух прокатных профилей, каждый из которых в поперечном сечении имеет форму крюка, образованного С-образным участком и сопряженным с одной из его кромок прямолинейным участком, при этом указанные крюки обращены вогнутыми сторонами С-образных участков друг к другу с образованием обоймы для гребня шпунтового выступа и сварены прямоугольными участками между собой непосредственно или через промежуточный соединительный элемент с обеспечением зазора между свободными кромками С-образных участков крюков.

Гребень шпунтового выступа может быть выполнен круглым или овальным в поперечном сечении и соответствует форме устья обоймы, образованной С-образными участками профилей захвата шпунтового соединения по предлагаемому изобретению.

В шпунтовом соединении согласно предлагаемому изобретению промежуточный соединительный элемент может быть выполнен прямоугольным в поперечном сечении.

Возможно также такое исполнение шпунтового соединения по настоящему изобретению, когда в захвате промежуточный соединительный элемент выполнен в виде прокатного профиля Т-образной формы в поперечном сечении, поперечная полка которого служит пятой под приварку.

Возможен вариант исполнения предлагаемого шпунтового соединения, в котором упомянутый прямолинейный участок поперечного сечения одного из прокатных профилей захвата выполнен превышающим по длине прямолинейный участок поперечного сечения другого прокатного профиля и служит для приварки к строительному изделию, т.е. к свае.

В еще одном варианте осуществления шпунтового соединения по настоящему изобретению прямолинейный участок каждого прокатного профиля шпунтового захвата может быть выполнен частично отогнутым наружу в сторону выпуклой части крюка, т.е. наружу относительно оси симметрии захвата, для увеличения опорной поверхности, повышения устойчивости захвата на свае и удобства приварки.

В шпунтовом соединении согласно предлагаемому изобретению выполнение захвата не целым, т.е. не в виде одной детали, как в прототипе, а сварным из двух прокатных профилей, имеет несколько преимуществ.

Прежде всего, предлагаемая форма прокатных профилей в виде крюков с участком С-образной формы поперечного сечения, плавно сопряженным с практически прямолинейным участком, вполне технологична для изготовления этих профилей на обычных отечественных прокатных станах, что, естественно, снижает их себестоимость по сравнению с прототипом. Участки поперечного сечения каждого из свариваемых прокатных профилей выполнены плавно сопряженными, без острых углов, благодаря чему исключено возникновение концентраций напряжений, что могло бы привести к снижению прочности. По прочности захват предлагаемого шпунтового соединения не уступает прототипу, но значительно дешевле, даже с учетом сварочных работ.

При изготовлении захвата обращенные зеркально друг к другу профили накладываются прямолинейными участками и свариваются внахлест непосредственно между собой или путем приварки с двух сторон к промежуточному соединительному элементу. При этом гарантированно образуется зазор, необходимый для обеспечения соединения захвата со шпунтовым выступом. Этот зазор может быть увеличен за счет толщины указанного промежуточного соединительного элемента, а именно той его части, к которой примыкают прямолинейные участки свариваемых прокатных профилей.

В случае исполнения предлагаемого шпунтового соединения, когда приваривание прокатных профилей осуществлено через промежуточный соединительный элемент, появляется возможность перед приваркой профилей друг к другу за счет подбора толщины стенки промежуточного соединительного элемента выставить между свободными кромками С-образных участков зазор такой величины, какой необходим для обеспечения требуемой степени герметичности соединения в соответствии со свойствами грунта. Чем меньше указанный зазор, тем плотнее прилегает устье обоймы к гребню, тем плотнее и герметичнее шпунтовое соединение, что имеет значение при строительстве на песчаных и слабых грунтах. При строительстве на твердых и скальных грунтах зазор может быть увеличен для облегчения заведения в замок, что и становится возможным при наличии промежуточного соединительного элемента. Следует также отметить, что за счет промежуточного соединительного элемента могут быть компенсированы погрешности сварки.

В случае выполнения промежуточного соединительного элемента в виде прокатного профиля с Т-образным поперечным сечением, условно вертикальная часть этого профиля служит собственно для выставления упомянутого зазора, к ней примыкают и привариваются прямолинейные участки крюкообразных профилей, а перпендикулярная этому участку часть поперечного сечения Т-образного соединительного элемента играет роль пяты под приварку. Наличие пяты увеличивает опорную поверхность и устойчивость захвата, облегчает установку захвата на свае и его приварку.

В шпунтовом захвате согласно предлагаемому изобретению свободные концы прямолинейных участков сваренных между собой профилей (крюков) представляют собой опорный участок для приварки захвата к соединяемым строительным конструкциям, преимущественно, к сваям трубчатого сечения.

Прямолинейные участки поперечного сечения прокатных профилей, т.е. крюков, могут быть выполнены укороченными для обеспечения большей жесткости и прочности соединения, или могут быть удлиненными для менее прочного и менее металлоемкого варианта строительной конструкции.

В варианте исполнения, когда прямолинейный участок одного из крюков захвата выполнен превышающим по длине прямолинейный участок другого крюка, прочность захвата несколько ниже, но при этом его металлоемкость меньше. Такой захват применим в менее нагруженных конструкциях.

Выполнение прямолинейных участков прокатных профилей частично отогнутыми наружу относительно оси симметрии захвата, т.е. в сторону выпуклой части С-образных участков, как изображено на фиг.5, увеличивает опорную поверхность захвата, обеспечивает ему большую устойчивость на свае, повышает удобство сварки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - шпунтовое соединение в сборе, поперечное сечение;

на фиг.2 - то же, с укороченными прямолинейными участками обоих

профилей захвата;

на фиг.3 - то же, с укороченным прямолинейным участком одного из прокатных профилей захвата;

на фиг.4 - то же, с промежуточным соединительным элементом Т-образного поперечного сечения;

на фиг.5 - то же, с отогнутыми наружу концами прямолинейных участков профилей.

Ниже описываются примеры конкретного осуществления предлагаемого изобретения, в которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Шпунтовое соединение согласно предлагаемому изобретению включает шпунтовый выступ 1 с гребнем 2 и шпунтовый захват 3, выполненный из двух прокатных профилей 4 и 5, каждый из которых имеет поперечное сечение в целом в форме крюка. В поперечном сечении прокатный профиль 4 состоит из С-образного участка 6 и плавно сопряженного с одной его кромкой прямолинейного участка 7, а прокатный профиль 5 состоит из С-образного участка 8 и сопряженного с одной его кромкой прямолинейного участка 9 (фиг.1 и фиг.2).

Свободные концы 10 и 11 прямолинейных участков 7 и 9 поперечного сечения профилей 4, 5 (крюков) выполнены скругленными по радиусу R в соответствии с технологией изготовления проката. Концы 10 и 11 прямолинейных участков 7 и 9 сваренных между собой крюков 4, 5 образуют опорный участок, служащий для приварки захвата к одному из соединяемых изделий, в данном случае к свае.

В показанном на фиг.2 варианте выполнения захвата прямолинейные участки 7 и 9 профилей 4 и 5 имеют минимально необходимую с точки зрения удобства сварки длину прямолинейного участка поперечного сечения.

При изготовлении шпунтового захвата согласно предлагаемому изобретению устанавливают два прокатных профиля 4 и 5 зеркально вогнутыми сторонами навстречу друг другу, при этом приводят в соприкосновение их прямолинейные участки и сваривают между собой внахлест. При этом С-образные участки 6 и 8 образуют обойму 12 с устьем А для гребня 2 шпунтового выступа 1, а между свободными кромками С-образных участков 6 и 8 крюков 4 и 5 образуется зазор Б. Зазор Б может быть при необходимости увеличен за счет установки промежуточного соединительного элемента с прямоугольным поперечным сечением (не показан), или промежуточного соединительного элемента 13, показанного на фиг.4, имеющего Т-образное поперечное сечение.

Часть захвата, ограниченная участками 6 и 8, представляет собой обойму захвата, внутренняя полость которой, так называемое устье А захвата, повторяет форму гребня 2 шпунтового выступа 1 с некоторым зазором, обеспечивающим возможность частичного поворота и продольного перемещения соединенных в замок захвата 3 и выступа 1. За счет формы С-образных участков устье А может иметь практически круглое или вытянутое, т.е. овальное сечение в зависимости от формы поперечного сечения гребня 2.

В варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.4, крюки сварены между собой через промежуточный соединительный элемент 13, выполненный Т-образным в поперечном сечении и состоящим из взаимно перпендикулярных участков: участка 15, к которому привариваются профили 4, 5, т.е. стенки буквы Т, и участка 16, т.е. поперечной полки буквы Т, выполняющего роль пяты под приварку захвата 3 к свае.

В варианте исполнения, изображенном на фиг.5, профили 4, 5 имеют отогнутые участки 17 и 18 прямолинейных участков 7, 9. Поэтому их концы 10, 11 и, следовательно, сварные швы, которыми захват приваривается к свае, разнесены на некоторое расстояние по ширине захвата. Захват в этом варианте исполнения более устойчив по сравнению с вариантом исполнения, изображенным на фиг.1.

Как указывалось выше, к преимуществам предлагаемого шпунтового соединения относится его технологичность и значительно более низкая цена по сравнению с прототипом при соизмеримой прочности. Также большим преимуществом является возможность выставить зазор в захвате такого размера, какой требуется в зависимости от геологических условий конкретного строительного объекта с обеспечением большей или меньшей герметичности сооружения.

Раскрытые в настоящей заявке различные виды захватов шпунтовых соединений унифицированы, т.к. могут быть изготовлены из двух типов прокатных профилей: профилей с удлиненным прямолинейным участком поперечного сечения и профилей с укороченным, т.е. имеющим минимально необходимую технологически длину прямолинейного участка поперечного сечения.

1. Шпунтовое соединение, включающее выполненные из прокатных профилей шпунтовый выступ с гребнем и шпунтовый захват, содержащий обойму с устьем, повторяющим форму гребня шпунтового выступа и охватывающим его с возможностью частичного поворота, отличающееся тем, что шпунтовый захват выполнен из двух прокатных профилей, каждый из которых в поперечном сечении имеет форму крюка, состоящего из С-образного участка и сопряженного с одной его кромкой прямолинейного участка, при этом указанные профили обращены вогнутыми сторонами С-образных участков друг к другу с образованием обоймы для гребня шпунтового выступа и сварены между собой прямолинейными участками непосредственно или через промежуточный соединительный элемент с образованием зазора между свободными кромками С-образных участков.

2. Шпунтовое соединение по п.1, отличающееся тем, что гребень шпунтового выступа выполнен круглым или овальным в поперечном сечении.

3. Шпунтовое соединение по п.1 или 2, отличающееся тем, что промежуточный соединительный элемент выполнен в виде прокатного профиля Т-образной формы в поперечном сечении, служащего пятой под приварку.

4. Шпунтовое соединение по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутый прямолинейный участок поперечного сечения одного из прокатных профилей захвата выполнен превышающим по длине прямолинейный участок поперечного сечения другого прокатного профиля.

5. Шпунтовое соединение по п.1 или 2, отличающееся тем, что прямолинейный участок каждого упомянутого прокатного профиля выполнен частично отогнутым наружу от оси симметрии захвата в сторону выпуклой части профиля.