Стальная шпунтовая свая двутаврового сечения

 

Сущность изобретения: в стальной шпунтовой свае накладки выполнены съемными в виде многоугольника, у которого противолежащие углы, обращенные к концам сваи, выполнены в интервале значений 90-120°, кромки сторон многоугольника выполнены со скосом к поверхности тела сваи, причем накладки расположены на полках двутавра в верхней части сваи до проектного уровня дна котлована и дополнительно с обоих сторон стенки двутавра с интервалами по всей ее длине. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 02 0 5/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0

О

О (л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4924432/33 (22) 30.04.91 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Новосибирский государственный проектный институт (72) Ю.А.Шишков (56) Костерин 3.В, Основания и фундаменты. — M,: Высшая школа, 1990, с. 86. (54) СТАЛЬНАЯ ШПУНТОВАЯ СВАЯ ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ (57) Сущность изобретения: в стальной

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении шпунтовых стенок преимущественно в плотных грунтах при отсутствии грунтовых вод.

Цель изобретения — снижение усилий погружения и извлечения в плотных грунтах инвентарной шпунтовой сваи.

Для достижения поставленной цели у стальной шпунтовой сваи двутаврового сечения, содержащей прикрепленные к полкам двутавра стальные накладки, накладки выполнены съемными в виде многоугольника, у которого противолежащие углы, обращенные к концам сваи, выполнены в интервале значений 90-120, кромки сторон многоугольника выполнены со скосом к поверхности тела сваи, причем накладки расположены на полках двутвара в верхней части сваи до проектного уровня дна котлована, и дополнительно с обеих сторон стенки двутавра с интервалами по всей ее длине, При погружении и извлечении сваи накладки позволяют образовывать зазор между грунтом и поверхностью сваи, что снижает усилия извлечения и погружения, „„Я2„„1799950 А1 шпунтовой свае накладки выполнены съемными в виде многоугольника, у которого противолежащие углы, обращенные к концам сваи, выполнены в интервале значений

90-1200, кромки сторон многоугольника выполнены со скосом к поверхности тела сваи, причем накладки расположены на.полках двутавра в верхней части сваи до проектного уровня дна котлована и дополнительно с обоих сторон стенки двутавра с интервалами по всей ее длине. 4 ил.

Указанная форма накладок, пределы значений углов и места расположения накладок способствуют дальнейшему снижению этих усилий.

На фиг. 1 изображена стальная шпунтовая свая со стороны полок; на фиг. 2 — шпунтовая свая со стороны стенки; на фиг, 3— шпунтовая свая, поперечное сечение; на фиг. 4 — узел I на фиг. 1 и стальная накладка.

Стальная шпунтовая свая двутаврового сечения включает полки 1 и стенку 2. Свая снабжена накладками 3, закрепленными в инвентарных отверстиях 4 с помощью болтовых соединений. Накладки 3 выполнены из стали в виде многоугольных пластин, у которых противолежащие углы а {фиг. 4) выполнены в пределах 90-1200. По периметру накладки 3 выполнены односторонние скосы 5 (например, под углом 30-60 ).

На полках 1 и на стенке 2 выполнены группы отверстия 4, расположенные равномерно по высоте сваи с определенными интервалами (например, 0,5-1,0 м). Количество отверстий 4 в группе зависит от величины накладок 3. Накладки 3 закрепляют к полкам 1 и стенке 2 с помощью болтов, встав1799950 ленных в отверстия 4. Болтовое крепление может быть со скрытой головкой болта, выполненной заподлицо с накладкой 3.

На полках 1 накладки 3 закрепляют в верхней части шпунтовых свай не ниже проектного уровня дна котлована, B конкретных случаях может применяться одна накладка 3 или несколько накладок 3, расположенных с интервалами от уровня дна котлована и выше.

На боковых поверхностях стенки 2 накладки 3 закрепляют по всей высоте сваи без ограничений. В конкретных случаях может быть размещена одна накладка 3, например, в нижней части сваи, либо несколько накладок 3 с интервалами по всей высоте.

Шпунтовая свая работает следующим образом, До начала погружения определяют места оптимального расположения пластин 3 с учетом проектного уровня дна котлована, его глубины, плотности грунтов, требуемой величины заделки шпунта в грунте, максимально допустимых усилий на болтовые соединения, крепящие накладки 3 и т.д, Для коротких шпунтовых свай, например 3-4 м достаточно будет одной накладки

3, размещенной на уровне дна котлована, Для шпунтовых свай больших длин, например 12-16 м, кроме накладок, размещенных на полках двутавра на уровне дна котлована, предусмотрены в верхней части 2-3 дополнительные накладки, Эти накладки размещены с наиболее максимально возможным расстоянием (например, 3-4 м) одна от другой в зависимости от гибкости шпунта и прочности грунтов для конкретных случаев.

Предельное размещение накладок на полках двутавров до уровня не ниже дна котлована ограничивается из условия необходимости заделки шпунта и его оптимальной работы, как защемленной в грунте консольной стойки. Причем, поскольку из плоскости этих стоек нагрузки практически отсутствуют, накладки на стенках двутавров могут размещаться и ниже уровня дна котлована, включая нижнюю часть шпунта, (B любом случае частичное защемление в грунте двутавров из плоскости также будет обеспечиваться, так как создаваемый зазор между боковой поверхностью свай и грунтом не сплошной, что вполне достаточно для обеспечения устойчивости и несущей способности шпунта), В целом силы трения свай с грунтом значительно уменьшаются благодаря снижению контактирующих поверхностей, но в местах накладок силы бокового сопротивления грунта могут даже возрастать. Поэтому для большего повышения эффективности погружения и извлечения шпунтовых свай накладки 3 имеют режущие кромки по периметру в виде односторонних скосов 5, а также наиболее оптимальный угол а.

В конкретных случаях возможно использование накладок различной толщины, причем сначала при погружении свай используют пластины меньшей толщины, а затем крепят пластины с последовательным нарастанием их толщин. Например, используя 4 накладки по высоте, первую принимают 15 мм, вторую — 25 мм, третью — 30 мм, 15 четвертую — 35 мм.

Пример. Исходные данные: Объект— станция метрополитена, сооружаемая открытым способом с креплением вертикальных откосов. Глубина котлована 12,0 м.

Грунты плотные просадочные суглинки 1-го типа просадочности, грунтовые воды отсутствуютт. Н а строител ьстве ис пол ьзу ются шпунтовые сваи из широкополочных двутавров N 50 Ш с инвентарными отверстиями по высоте через 1,0 м. Требуется обеспечить погружение шпунта до глубины

16,0 м с последующим его извлечением после окончания строительства и повторным использованием для других объектов.

Решение: По данным опытной забивки на этом объекте и расчетам требуемая величина заделки шпунтовой сваи ниже дна котлована составляет 4,0 м. Поэтому размещаем на полках нижнюю накладку на расстоянии 4,0 м от нижнего торца сваи.

Используя инвентарные отверстия, предусматриваем еще три накладки через 4,0 м по конструктивным соображениям, Итого всего восемь накладок, в том числе пр четыре

40 накладки на каждой наружной стороне полок. На стенке двутавра размещаем шесть накладок по высоте через 3,0 м, в том числе нижнюю накладку на расстоянии 1,0 м от нижнего торца сваи (по конструктивным со45 ображениям) и последующие накладки, через 3,0 м (из учета большей гибкости). Итого всего 12 накладок. Поскольку ширина накладок для полок и стенок может быть разных размеров, принимаем угол а для накладок

3, размещаемых на полках, равным 90, и угол а для более широких накладок, размещаемых на стенках, равным большему пределу, т.е. 120, Кроме того, с целью снижения усилий на болтовые соединения смежные накладки на стенках размещаем со смещением по высоте относительно одна от другой (например, на 0,5 м).

Для повышения эффективности погружения и извлечения шпунтовых свай накладки

1799950

j )

55 имеют скосы по периметру, причем толщина накладок увеличивается по мере их расположения по высоте шпунта.

Сваи имеют защитное антикоррозионное покрытие и наличие зазоров между грунтом способствует повышению его долговечности, что также имеет большое значение при повторном использовании инвентарного шпунта, Для других конкретных случаев использования съемные накладки легко могут быть переналажены.

Другие преимущества предложенной конструкции шпунта: снижение трудоемкости работ, сроков и стоимости строительства; снижение динамических воздействий, вызванных забивкой шпунтовых свай; возможность местного повышения несущей способности выполнением съемных накладок в виде близко расположенных ме-таллических пластин; возможность крепления к накладкам столиков для опирания балок и крепления других распорных или анкерных конструкций без нарушения целостности двутавров, что позволит их использовать в дальнейшем; возможность не только повышения надежности антикоррозионных покрытий, но и снижение сил трения использованием пластмассовых покрытий, например, из фторо пласта; возможность строповки шпунта за выступающие накладки и отверстия для крепления тросов при транспортировке и извлечении шпунта, причем расположение инвентарных отверстий с небольшими интервалами по высоте (например, 0,5-1,0 м) позволяет производить изменение крепления по высоте наиболее оптимально по мере извлечения, что существенно сокращает высоту копров или поддерживающих мачт; возможность повышения долговечности шпунта заменой накладок по мере их изношенности, либо использованием для накладок особо прочных материалов (ста5 лей, пластмасс повышенной прочности, металлокорда и т.д.); возможность использования как прокатных, так и сварных двутавров, причем представляется целесообразным создание

10 специальной номенклатуры инвентарных шпунтовых свай из наиболее экономичных и часто используемых профилей на основе заявленных технических решений для широкого применения в строительстве анало15 гично существующей номенклатуре шпунта из тонкостенных гнутых профилей (при этом наиболее перспективным является изготовление специального стального шпунта из проката с одновременным выполнением от20 верстий, что позволит повысить эффективность использования и снизить расход металла).

Формула изобретения

Стальная шпунтовая свая двутаврового сечения, содержащая прикрепленные к полкам двутавра стальные накладки, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения

30 усилий погружения и извлечения в плотных грунтах инвентарной шпунтовой сваи, накладки выполнены съемными в виде многоугольника, у которого противолежащие углы, обращенные к концам сваи, выполне35 ны в интервале значений 90-120О, кромки сторон многоугольника выполнены со скосом к поверхности тела сваи, причем накладки расположены на полках двутавра в верхней части сваи до проектного уровня

40 дна котлована, и дополнительно с обоих сторон стенки двутавра с интервалами по всей ее длине, 1799950

Составитель Г.Курилова

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор С.Кулакова

Заказ 1140 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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