Результат интеллектуальной деятельности: ШПУНТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

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.