опорная конструкция в грунте

Формула изобретения

Опорная конструкция в грунте, включающая забивную несущую стойку, состоящую из отдельных вертикально сопряженных секций, связанных между собой на торцевых поверхностях с помощью узлов соединения, выполненных в виде сферических выступов и углублений, расположенных на сопрягаемых торцевых поверхностях соседних секций внутри контуров последних, отличающаяся тем, что поверхности сферических выступов и углублений снабжены прилегающими к ним и повторяющими форму их поверхности защитными кожухами, изготовленными из изотропного материала, модуль упругости которого находится в пределах 9-21 от модуля упругости материала несущей стойки, при этом отношение наибольшего линейного размера торца несущей стойки к внешнему диаметру сферической поверхности защитных кожухов составляет от 0,33 до 0,60.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к устройству свайных оснований, и может быть использование при сооружении берегоукрепительных конструкций, а также - свай в качестве фундаментов различного назначения.

Из предшествующего уровня техники известны различные берегоукрепительные конструкции [1, 2].

Известна опорная конструкция в грунте, включающая забивную несущую стойку, состоящую из отдельных вертикально сопряженных секций, связанных между собой на торцевых поверхностях с помощью узлов соединения [3].

Недостатком этой конструкции является недостаточная надежность, обусловленная возможностью разрушения стыковочных узлов при перекосе в процессе забивки.

Наиболее близким к изобретению является опорная конструкция в грунте, в частности составная свая, включающая забивную несущую стойку, состоящую из отдельных вертикально сопряженных секций, связанных между собой на торцевых поверхностях с помощью узлов соединения, выполненных в виде сферических выступов и углублений, расположенных на сопрягаемых торцевых поверхностях соседних секций внутри контуров последних [4].

Задача изобретения заключается в повышении надежности опорной конструкции за счет обеспечения центрирования смежных секций.

Положительный технический результат, достигаемый при использовании заявленного технического решения, заключается в том, что в известной опорной конструкции, включающей забивную несущую стойку, состоящую из отдельных вертикально сопряженных секций, связанных между собой на торцевых поверхностях с помощью узлов соединения, последние (узлы соединения) выполнены в виде сферических выступов и углублений, расположенных на сопрягаемых торцевых поверхностях соседних секций внутри контуров последних, причем поверхности сферических выступов и углублений снабжены прилегающими к ним и повторяющими форму их поверхности защитными кожухами, изготовленными из изотропного материала, модуль упругости которого находится в пределах 9-21 от модуля упругости материала несущей стойки, при этом отношение наибольшего линейного размера торца несущей стойки к внешнему диаметру сферической поверхности защитных кожухов составляет от 0,33 до 0,60, благодаря представленным в отличительной части формулы изобретения удается повысить надежность опорной конструкции за счет обеспечения уменьшения количества нарушений на поверхности стыкуемых секций при забивке, а также за счет снижения величины смещения продольных осей соседних секций и получения соответствующих наиболее эффективному приложению энергии единичного удара (E_кожух=Е _стойки).

Доказательствами достижения положительного технического результата (в конечном счете повышения надежности опорной конструкции) являются результаты натурных испытаний, приведенные в прилагаемом к материалам заявки акте испытаний, полученные эмпирическим путем.

Приложенные чертежи изображают:

фиг.1 - общее устройство опорной конструкции в грунте, а именно забивную несущую стойку;

фиг.2 - разрез А-А фиг.1 при цилиндрическом очертании несущей стойки;

фиг.3 - то же при квадратном сечении несущей стойки;

фиг.4 - узел I на фиг.1 (увеличено);

фиг.5 - график отношения приведенной величины погружения стойки от единичного удара относительно общей осадки стойки в зависимости от соотношения модулей упругости материалов защитного кожуха и стойки;

фиг.6 и 7 - графики зависимости относительного количества нарушений в стойке и относительного смещения продольных осей соседних секций от отношения наибольшего линейного размера поперечного сечения стойки к диаметру сферической поверхности выступов и углублений.

Опорная конструкция в грунте согласно изобретению включает несущую стойку, состоящую из стыкуемых по вертикали секций 1, нижняя из которых выполнена с заостренным наконечником 2, облегчающим процесс забивки. Наголовник 3, через который передается ударная нагрузка Р, выполнен с поверхностью 4, облегающей поверхность забиваемой секции 1. Поверхности 4 сопрягаемых по вертикали секций 1 выполнены сферическими и снабжены защитными кожухами 5, выполненными из изотропного материала, модуль упругости которого составляет от 9 до 21 от модуля упругости материала несущей стойки. Защитные кожухи 5 заанкерены в соответствующие секции 1 (не показано) известным образом. Защитные кожухи 5 соединены по периметру смежных секций 1 страховочными монтажными накладками 6, расположенными равномерно по периметру узла соединения секций 1 несущей стойки.

Диаметр сферической поверхности сопрягаемых секций 1 несущей стойки определен в зависимости от наибольшего линейного размера L к диаметру сферы (поверхности защитных кожухов 5) находится в пределах от 0,33 до 0,6. В качестве максимального линейного размера принимается при стойке круглого сечения - диаметр поперечного сечения, при стойке квадратного сечения - длина диагонали.

Несущую стойку формируют в геомассиве следующим образом. Посредством осевой периодически повторяющейся нагрузки Р производят погружение нижней секции 1 с наконечником 2. По достижении верха нижней секции 1 погружение прекращают и осуществляют соединение ее верхнего торца с нижним торцом смежной секции сопряжения поверхностей 4, защитных кожухов 5 и связи последних посредством страховочных монтажных накладок 6, например, с помощью сварки. После монтажа стыковочного узла наголовник устанавливают на торец верхней секции и цикл повторяют.

Пример

При испытаниях были произведены опытные забивки несущих вертикальных стоек с вариантами конструкций стыкуемых поверхностей в заявленных пределах и вне их.

В качестве критериев влияния на достижение положительного технического результата приняты относительные величины, расположенные на оси ординат прилагаемых графиков.

Анализ эмпирических зависимостей, представленных на графиках 1, 2, 3 - соответственно (фиг.5, 6, 7), показывает следующее.

1. Поведение кривой на графике 1 (фиг.5) свидетельствует о том, что наибольшая глубина погружения стойки от единичного удара находится в пределах отношения модулей упругости материала защитного кожуха и модуля упругости материала несущей стойки от 9 до 21, заявленного в формуле изобретения, являясь в связи с этим подтверждением достижения положительного технического результата.

2. Линия на графике 2 (фиг.6) характеризует относительное количество нарушений секций стойки в области стыка в зависимости от отношения наибольшего линейного поперечного размера стойки к диаметру сферической поверхности выступов и углублений и показывает, что нарушения прекращаются при достижении вышеуказанного соотношения, равного 0,33 (т.е. пределу, заявленному в формуле изобретения).

3. Анализ графика 3 (фиг.7), определяющего зависимость относительного смещения продольных осей соседних секций от аргумента (отношения на оси абсцисс графика 2), дает основание судить о том, что рост смещения начинается при значении аргумента, равном 0,6, тогда как при меньших значениях относительное смещение составляет не более 1% от длины стойки и находится в допустимых пределах.

Выводы.

1. Анализ заявленных в формуле изобретения количественных отличительных признаков показал, что они оказывают влияние на достижение получаемого при использовании их в процессе внедрения положительного технического результата.

2. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о существенности заявленных количественных признаков, как влияющих на достижение положительного технического результата, получаемого от практического применения, что позволяет рекомендовать рассмотренные количественные признаки для включения в формулу изобретения в качестве существенных отличительных признаков.

Использование изобретения позволит осуществить самоустановку отдельных секций несущей стойки, что даст возможность уменьшить поперечное сечение несущей стойки и, как следствие, снизить материалоемкость.

Экономический эффект в общем виде учету не поддается и определяется в каждом конкретном случае в зависимости от индивидуальных условий строительства.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1386693, кл. Е02В 3/12, 1986 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1544868, кл. Е02В 1/00,1989 г.

3. Авторское свидетельство СССР №1682451, кл. Е02В 3/12, 1989 г. "Опорный элемент для укрепления грунта и способ соединения секций опорного элемента для укрепления.

4. Авторское свидетельство СССР 1654458, кл. Е02D 5/52, 1991 г.