замок для соединения шпунтовых элементов

Формула изобретения

Замок для соединения шпунтовых элементов, включающий обойму, образованную угловым профилем, приваренным к шпунтовому элементу кромкой одной из полок с образованием консоли, и заведенный в полость обоймы соединительный кулачок, приваренный к другому шпунтовому элементу, отличающийся тем, что угловой профиль приварен к поверхности шпунтового элемента под острым углом с наклоном в сторону свободной кромки консоли, а соединительный кулачок другого шпунтового элемента расположен на расстоянии от его кромки с образованием консоли, которая противоположной от кулачка поверхностью примыкает в обойме к поверхности консоли шпунтового элемента, к которому приварен угловой профиль, причем толщина t шпунтового элемента с соединительным кулачком, диаметр d кулачка, наибольшая высота h полости обоймы, расстояние e от центра кулачка до кромки консоли и расстояние b от вершины полости обоймы до сечения с ее наибольшей высотой h определены следующими соотношениями:

d (1,10 1,20) t,

h (2,20 2,80) t,

e (0,40 0,55) b.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства сооружений с использованием металлического шпунта, а более конкретно - к конструкциям замков сварных шпунтовых элементов.

В производстве сварных шпунтовых элементов в настоящее время проявляется тенденция применения проката универсального назначения, в частности угловых профилей, что упрощает конструкцию замка и обеспечивает приемлемый уровень трудозатрат на его изготовление.

Известен сварной замок для соединения шпунтовых элементов [1], включающий обойму, образованную угловым профилем, приваренным к шпунтовому элементу кромкой одной из полок, причем вторая полка этого углового профиля выполнена с уширением и является одновременно соединительным кулачком, заводимым во вторую обойму, образованную таким же угловым профилем, приваренным к другому шпунтовому элементу, причем свободная полка второго углового профиля также выполнена с уширением и является одновременно соединительным кулачком, заводимым соответственно в обойму первого шпунтового элемента.

В данном замке осуществляется двойное зацепление кулачков, что увеличивает его металлоемкость, а применение специального фасонного углового профиля, предназначенного только для целей производства сварного шпунта, значительно повышает его стоимость.

Экономически рациональнее применять в конструкциях замков сварных шпунтовых элементов распространенные угловые профили универсального назначения, что осуществлено в известном замке [2], являющемся наиболее близким к изобретению.

Указанный замок включает обойму, образованную угловым профилем, приваренным к шпунтовому элементу кромкой одной из полок с образованием консоли, и заведенный в полость обоймы соединительный кулачок, приваренный к другому шпунтовому элементу, причем угловой профиль приварен к шпунтовому элементу под прямым углом, а к консоли у ее свободной кромки также приварен соединительный кулачок, заведенный в полость второй обоймы, образованной угловым профилем, приваренным ко второму шпунтовому элементу.

Введение в конструкцию этого замка двух угловых профилей и двух соединительных кулачков увеличивает металлоемкость замка, затраты труда и энергоресурсов на его изготовление.

Расположение каждого кулачка в обойме между консолями соединенных шпунтовых элементов приводит к раздвижке элементов по фронту шпунтовой стены на ширину кулачка, вследствие чего удельная несущая способность стены снижается.

Кроме того, в этом случае увеличивается плечо сил, передаваемых через замок одним шпунтовым элементом на другой, и для сохранения прочности замка приходится увеличивать площадь сечения углового профиля и консоли, а соответственно и расход металла на замок.

Приварка углового профиля к шпунтовому элементу кромкой одной из полок под прямым углом требует для получения качественного сварного соединения предварительной разделки этой кромки, что увеличивает трудоемкость изготовления шпунтовых элементов.

Задачей настоящего изобретения является сокращение расхода металла, энергоресурсов и затрат труда при производстве шпунтовых сварных элементов, повышение прочности замка и удельной несущей способности шпунтовых стен.

Эта задача решается тем, что в замке для соединения шпунтовых элементов, включающем обойму, образованную угловым профилем, приваренным к шпунтовому элементу кромкой одной из полок с образованием консоли, и заведенный в полость обоймы соединительный кулачок, приваренный к другому шпунтовому элементу, угловой профиль приваривается к поверхности шпунтового элемента под острым углом с наклоном в сторону свободной кромки консоли, чем образуется горловина входа в обойму, соединительный кулачок другого шпунтового элемента располагается на расстоянии от его кромки, чем образуется консоль, противоположная от кулачка поверхность которой примыкает в обойме к поверхности консоли шпунтового элемента, к которому приварен угловой профиль.

На фиг. 1 изображено замковое соединение шпунтовых элементов; на фиг. 2 - край шпунтового элемента, содержащий обойму замка; на фиг. 3 - край другого шпунтового элемента, содержащий соединительный кулачок; на фиг. 4 - шпунтовая стена с замками.

Замок включает обойму 1, образованную угловым профилем 2, приваренным кромкой 3 одной из полок к шпунтовому элементу 4 под острым углом таким образом, что на шпунтовом элементе 4 образуется консоль 5, к свободной кромке которой наклонен угловой профиль 2, а между консолью 5 и угловым профилем 2 образуется полость 6 обоймы.

Замок включает также заведенный в полость 6 обоймы соединительный кулачок 7, который выполнен в виде бокового выступа на поверхности шпунтового элемента 8 и расположен на расстоянии "e" от его кромки 9, образуя на краю шпунтового элемента 8 консоль 10, которая противоположной от кулачка поверхностью 11 примыкает в обойме к поверхности консоли 5 шпунтового элемента 4.

В процессе конструирования замка и испытаний его экспериментальных образцов были установлены следующие, необходимые для эффективного функционирования замка и обеспечивающие его малую металлоемкость, соотношения размеров: толщины t шпунтового элемента с соединительным кулачком, диаметра d кулачка, высоты h полости обоймы, расстояния e, характеризующего смещение кулачка относительно кромки шпунтового элемента, и расстояния b, характеризующего наклон углового профиля

d = (1,10 - 1,20) t,

h = (2,20 - 2,80) t,

e = (0,40 - 0,55) b.

Существенными признаками, характеризующими изобретение, являются:

взаимное примыкание в полости обоймы поверхностей соединяемых замком шпунтовых элементов;

приварка углового профиля к плоскому участку поверхности шпунтового элемента под острым углом с наклоном в сторону свободной кромки образующейся консоли;

расположение соединительного кулачка на расстоянии от кромки шпунтового элемента с образованием консоли;

необходимые соотношения между размерами замка.

Реализация настоящего изобретения в производстве сварных шпунтовых элементов обеспечивает:

сокращение удельных трудозатрат вследствие приварки углового профиля к поверхности шпунтового элемента под острым углом, что исключает операцию разделки кромки углового профиля и позволяет выполнить сварку односторонним швом, без кантовки шпунтового элемента, достигая при этом полного провара;

сокращение металлоемкости замка вследствие обеспечиваемого данной его конструкцией сокращения габаритных размеров;

повышение прочности замка при сжатии вследствие расположения соединительного кулачка на определенном расстоянии от кромки элемента, что уменьшает плечо передаваемых замком сил, и при растяжении - вследствие установленных соотношений размеров t, d и h;

повышение удельной несущей способности шпунтовых стен вследствие взаимного примыкания в обойме поверхностей соединяемых шпунтовых элементов, что исключает раздвижку шпунтовых элементов по фронту шпунтовой стены; этот эффект иллюстрируется схемой фиг.4.

Замковое соединение шпунтовых элементов образуется путем заведения в полость обоймы одного из них, с его торца, соединительного кулачка другого элемента.

Под нагрузкой замковое соединение работает следующим образом. Под воздействием сжимающего усилия происходит перемещение шпунтовых элементов 4 и 8 вдоль плоскостей 5 и 11 их взаимного примыкания в обойме до упора шпунтового элемента 8 своей кромкой 9 в приваренную полку углового профиля 2, после чего усилие сжатия воспринимается замком.

Под воздействием растягивающего усилия шпунтовые элементы 4 и 8 перемещаются вдоль тех же плоскостей до упора кулачка 7 в свободную полку углового профиля 2, после чего усилие растяжения воспринимается замком.

Замок обеспечивает совместный изгиб соединенных шпунтовых элементов, поскольку под воздействием момента сил, изгибающих один из них, он может свободно деформироваться и перемещаться в обойме 6 относительно другого шпунтового элемента только до тех пор, пока кромка 9 шпунтового элемента 8 не упрется в приваренную полку углового профиля 2, а кулачок 7 - в свободную полку этого профиля, после чего момент сил воспринимается замком.

Установленные соотношения размеров замка обеспечивают грунтонепроницаемость соединения при односторонней засыпке грунта за шпунтовую стену.