Шпунтовая свая

 

Изобретение может быть использовано для строительства глубоководных причальных сооружений, особенно в тяжелых грунтах. Целью изобретения является повышение несущей способности при ограниченных габаритах поперечного сечения шпунтовой сваи, повышение ее продольной и местной устойчивости, прочности и надежности. Шпунтовая свая состоит из стенки 1, выполненной переменного сечения, причем в результате перераспределения материала из центрального участка стенки длиной 0,3...0,7 длины стенки, образованы продольные "ребра жесткости", ширина которых в 1,2...2,2 больше ширины центрального участка стенки, и двух полок, направленных в одну сторону, переходящих в замки 3. Каждая полка состоит из двух сопряженных участков. Участок 4, примыкающий к замкам 3, выполнен постоянного сечения и составляет 0,2...0,7 длины полки, а участок 5, примыкающий к стенке 1, имеет клиновидное уширение с внутренней стороны и ширину в месте примыкания к стенке, равную 1,2...2,0 ширины участка 4 полки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 02 D 5/00, 5/02

8..E„g

ЛАТЕИТ, БИБЛ1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3943543/31-33 (22) 13.08.87 (46) 07.05.89. Ьюл. 8 - 17 (72) О.П.Носенко, К.Г.Носов, 10.И.Гладилин, В.Л.Костюков, Х.Н.Назаренко, А.С.Чабанюк, Л.Н.Левченко, N.Ñ.Êoñòðèöàи А.Н.Котц (53) 624 . 137.4 .627. 52 (088.8) (56) Патент Франции У 2332375, кл. F. 02 D 5/02, 1975.

Федоров А.Т. Свайные основания и сооружения. — Л.: ОГИЗ Гострансиздат, 1933, с.33-36. (54) 1ЧПУНТОВАЯ СВАЯ (57) Изобретение может быть использовано для строительства глубоководных причальных сооружений, особенно в тяжелых грунтах. Целью изобретения является повышение несущей способности при ограниченных габаритах поперечного сечения шпунтовой сваи, по„„SU„„1477842 А1 вышение ее продольной и местной устойчивости, прочности и надежности.

Ипунтовая свая состоит из стенки 1, выполненной переменного сечения, при.чем в результате перераспределения материала из центрального участка стенки длиной 0,3...0,7 длины стенки образованы продольные ребра жесткости, ширина которых в 1,2...2,2 больше ширины центрального участка стенки, и двух полок, направленных в одну сторону, переходящих в замки 3.

Каждая полка состоит из двух сопряженных участков. участок 4, примыкающий к замкам 3, выполнен постоянного сечения и составляет 0,2. ° .0,7 длины полки, а участок 5, примыкающий к стенке 1, имеет клиновидное уширение с внутренней стороны и ширину в месте примыкания к стенке, равную 1,2...2,0 ширины участка 4 полки. 1 ил.

1 477842 2

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для строительства глубоководных гидротехнических сооружений, несущими элементами конструкций которых являются заанкерованные больверки (шпунтовые стенки).

Целью изобретения является повышение несущей способности и продольной местной устойчивости, увеличение прочности и надежности сваи.

На чертеже изображена шпунтовая свая, поперечное сечение.

Ипунтовая свая состоит из стенки

1 и примыкающих к ней боковых полок

2 с замками 3 на свободных концах.

Каждая боковая полка 2 выполнена с примыкающими к соответствующему r замку 3 участком 4, имеющим длину, 20 равную 0,2-0,7 общей длины полки, и постоянное по длине поперечное сечение, а остальной участок 5 полки

2 имеет в поперечном сечении клиновидное уширение с внутрненней сторо- 25 ны, большее основание которого обращено к стенке.1. Участок 5 в зоне примыкания к стенке 1 имеет ширину в 1,2-2 раза превышающую ширину участка 4, причем .стенка 1 в средней части на длийе, составляющей 0,3-0,7 ее полной длины, выполнена зауженной и имеет ширину в 1,?-2,2 раза меньшую ширины ее концевых участков 6.

Повышение несущей способности шпунтовой сваи обеспечено за счет

35 увеличения массы участка 5 полки,примыкающего к стенке, увеличения массы стенки, формы сечения участка 5 полки, а также формы сечения стенки.

Увеличение массы полок и стенки шпунтовой сваи при принятом перераспределении материала между участками 5 и

4 полки и участками 5 и 6 стенки позволяет повысить момент инерции шпунтовой сваи как за счет увеличения

45 площади ее поперечного сечения, так и за счет увеличения ординаты центра тяжести, причем повышается удельный показатель использования материала, представляющий собой отношение момен-50 та сопротивления одного метра шпунтовой стенки сооружения к массе одного квадратного метра этбй стенки.

Увеличение массы полок и стенки шпунтовой сваи приводит к повьппению 55 о температуры конца прокатки на 100 С на прокатном стане, что позволяет увеличить габаритные размеры шпунтовой сваи по условиям прочности прокатных валков, а увеличение высоты поперечного сечения шпунтовой сваи приводит к увеличению ее несущей спо собности.

Повьппение продольной устойчивости шпунтовой сваи обеспечено как за счет увеличения минимального момента инерции поперечного сечения шпунтовой сваи, так и за счет перераспределения материала стенки таким образом, что часть материала из центрального участка перенесена к ее краям (участки 6), образуя продольные ребра жесткости.

Поньппение продольной местной устойчивости шпунтовых свай обеспечено увеличением средней толщины полок и ограничением длины участка 4 полки, При этом уменьшается отношение длины к ширине и обеспечиваются условия, при которых напряжения сжатия меньше критических.

Повьппение прочности шпунтовой сваи обеспечено как за счет увеличения момента инерции сечения, приводящего к уменьшению нормальных напряжений, так и за счет уменьшения концентра ции напряжений на участке перехода от стенки к полкам.

Повышение надежности шпунтовой сваи обеспечено за счет создания в замковых соединениях сопряженных свай напряженно-деформированного состояния, при котором уменьшаются растягивающие напряжения.

Верхний предел отношения ширины

Ьт участка 5 полки „вЂ”, равный 2,0, при1 нят из условия, при котором отношение между площадью стенки и площадью полок не менее нижнего предела оптимального значения при работе шпунтовой сваи на изгиб. При отношении ширины основания более чем 2,0 отношение площадей стенки и полок менее нижнего предела оптимального значения, при этом снижается удельный показатель использования материала Ч/m (см /кг), представляющий собой отношение момента сопротивления одного метра шпунтовой стенки в сооружении к массе одного квадратного метра этой стенки, Нижний предел отношения ширины

Ьа участка 5 полки --, равный 1,2, принят из условия, при котором отноше! 477842 ние между площадью стенки и площадью полок не вине верхнего предела оптимального значения при работе шпунтовой сваи на изгиб. При отношении основания менее чем в 1,2 раза увеличивается отношение площадей стенки и полок, превьпная верхний предел ollтимального значения при работе шпунтовой сваи на изгиб, при этом шпун- 10 товая свая будет нерациональной по распределению материала в плоскости поперечного сечения, Верхний предел отношения длины участка 4 полки постоянного сечения

Ь> к длине всей полки --, равный 0,7, 1 принят из условия, при котором отношение размеров сечения (длины к ширине) увеличится, при этом сжимающие напряжения превысят критическое значение, что сопровождается потерей местной устойчивости.

Нижний предел отношения длины участка 4 полки постоянного сечения 25 .к длине всей полки --, равный 0,2, h, Ъа принят из условия получения удельного показателя использования материала W/m не менее, чем у известного 3р материала. При отношении длины участка 4 полки к длине полки менее 0,2 удельный показатель использования

W материала — уменьшится и будет ниже

ill

35 чем у известного материала.

Верхний и нижний пределы отношения длины участка 4 полки к длине всей полки могут быть определены из условия повышения несущей способно- 4

Г сти: при верхнем пределе отношения повьппаются геометрические характеристики, однако достигается верхний предел оптимального значения отношений площади стенки к площади полок, при нижнем пределе в большей степени 45 увеличивается масса шпунтовой сваи, чем момент сопротивления, т.е. уменьшается удельный показатель использования материала.

Верхний предел отношения ширины 5р сечений центрального h> и смежных h4

Ь с ним участков стенки —, равный 2,2, 1э принят по условиям технологии получения шпунтовой сваи на прокатном ста-. 55 не без повышения усилия прокатки.

h4

Увеличение отношения — участков

НЗ стенки более чем 2 > 2 приводит к увеличению прокатки выше допустимых значений, которые ограничены по условиям прочности прокатки валков.

Нижний предел отношения ширины сечений центрального h и смежных h c ним участков стенки h

1>2> принят из условия увеличения статического момента сечения стенки и, следовательно, увеличения геометрических характеристик поперечного сечения шпунтовой сваи. Если отношение Ь /h менее 1,2, то геометрические характеристики поперечного сечения нпунтовой сваи практически не увеличатся, так как разность ординат центров тяжести стенки, выполненной постоянной по сечению и равновеликой по площади, и стенки, выполненной переменного сечения, будет неосуществимой.

Верхний предел отношения длины центрального участка стенки к длине стенки Ъ /b, равный 0,7, принят из условия, при котором длина участков

6 стенки (ребра жесткости) достигает минимального значения, при котором ребра жесткости имеют плоскую наружную грань, параллельную наружной грани центрального участка стенки. При отношении длины центрального участка стенки к ширине концевых участков стенки более 0,7 ребра жесткости не будут иметь плоской наружной грани.

Нижний предел отношения длины центрального участка стенки к длине стенки Ь>/Ъ4 pBRHbIH О 3 принят иэ условия, при котором отношение площади стенки к площади полок не будет превьппать оптимального значения при работе шпунтовой сваи на изгиб. При отнонении длины центрального участка стенки к длине стенки менее 0,3 отношение площади стенки к площади полок превысит оптимальное значение при работе шпунтовой сваи на изгиб, при этом шпунтовая свая окажется нерациональной по распределению материала в плоскости поперечного сечения.

Верхний и нижний пределы отношения ширины участков стенки h

2,2...1,2 и отношения длины центрального участка стенки к длине стенки

Ъ /Ъ4 0,7...0,3 могут быть определены из условия повышения продольной устойчивости сваи и ее надежности> т.е. пределами изменения минимального момента инерции шпунтовой сваи.

Свая работает в гидротехнических сооружениях следующим образом.

)477842 сваи) момент инерции описанной шпунтовой сваи возрастает в 1,6 раза, а момент сопротивления (несущая способность) — в 1,45 раза.

Формула изобретения

При принятых соотношениях и одинаковом расстоянии от крайних волокон замка до внутренней грани стенки шпунтовой сваи (размер, ограничивающий габаритные размеры шпунтовой

Составитель И.Перлов

Техред Л.Олийнык

Корректор М.Васильева

Редактор Н.Рогулич

Заказ 2324/30 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Соединение свай между собой при помощи замковых элементов образует шпунтовую стенку, осью которой является ось Х-Хь.

При погружении в грунт сваи испытывают воздействие грунта, вследствие которого в замковых соединениях возникают усилия растяжения или сжатия, при этом взаимным зацеплением замков смежных свай обеспечивается сплошность шпунтовой стенки.

Основной нагрузкой, которую воспринимает шпунтовая стенка после погружения сваи является давление грунта, отметки поверхности которого по разные стороны от шпунтовой стенки различны. Под этой нагрузкой сваи шпунтовой стенки работают на изгиб в плоскости Х-Х, а ось Х,-Х, является нейтральной осью изгибаемой шпунтовой стенки. Замковое соединение обеспечивает возможность поворота сваи относительно рядом расположенной на 10

Нпунтовая свая, включающая стенку и примыкающие к ней боковые полки с замками на свободных концах, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения несущей способности и продольной местной устойчивости, увеличения прочности и надежности сваи, каждая боковая полка выполнена с примыкающим к соответствующему замку участком, имеющим длину, равную 0,20,7 общей длины полки, и постоянное по длине поперечное сечение, а остальной участок полки имеет в поперечном сечении клиновидное уширение с внутренней стороны с превышением ширины полки в зоне примыкания к

2б стенке в 1,2-2 раза относительно ширины участка полки, имеющего постоянное сечение, причем стенка в средней части на длине, составляющей 0,3-0,7 ее полной длины, выполнена зауженной ,и имеет ширину, в 1,2-2,2 раза мень-,. шую ширины ее концевых участков.