Опорна конструкція

Реферат: Винахід належить до галузі будівництва, а саме до спорудження мостових опор, а також спорудження свайних фундаментів на рихлих і нестійких ґрунтах. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити відому опорну конструкцію, що складається з палі і подовжньої труби, закріпленої всередині палі для нагнітання бетонної суміші шляхом нового виконання палі з однакових пластикових шпунтів, що дозволить понизити витрати на спорудження опорної конструкції, підвищити термін експлуатації і поліпшити експлуатаційні характеристики, а саме підвищити несучу здатність опорної конструкції. Новим є те, що в опорній конструкції, що складається з палі і подовжньої труби, закріпленої всередині палі для нагнітання бетонної суміші, паля виконана з однакових пластикових шпунтів якореподібної форми, які сполучені між собою за допомогою подовжніх С-подібних захватів і подовжніх Тподібних стрижнів, виконаних на краєвих торцевих ділянках кожного шпунта, з утворенням радіальних трапецієвидних порожнин для розміщення арматурних каркасів і заповнення бетонною сумішшю і центральної круглої порожнини, в якій закріплена подовжня труба. UA 103938 C2 (12) UA 103938 C2 UA 103938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до будівництва, а саме до спорудження мостових опор, а також спорудження свайних фундаментів на рихлих і нестійких ґрунтах, таких як, піски, суглинки і тощо, а також на водонасичених ґрунтах. Відома конструкція трубобетонної палі (див. www.pulsar-stroy.ru), яка містить сталеву трубу з конусним наконечником, арматуру, розміщену всередині труби і бетонну суміш, якою заповнена внутрішня порожнина труби. Виготовляють таку конструкцію в заводських умовах, після чого транспортують до місця споруди, наприклад, мостової опори, далі перенавантажують на водний транспортний засіб і транспортують до місця установки палі. Потім за допомогою підіймальних засобів встановлюють палю вертикально і занурюють в донний ґрунт, після чого здійснюють подальше занурення палі в донний ґрунт на розрахункову глибину методами віброзанурення або забивання за допомогою молота. Недоліком вказаної палі є великі витрати на транспортування по землі і по воді. Широко застосовуються для мостових опор палі порядку 20 метрів в довжину і до 1,0 м в діаметрі. Очевидно, що трубобетонна паля з такими розмірами має велику вагу, відповідно, необхідні для її транспортування спеціальні транспортні засоби. Для того, щоб понизити витрати на транспортування палі до місця установки, транспортують порожнисту трубу з конусним наконечником, потім занурюють трубу в донний ґрунт на розрахункову глибину, далі встановлюють всередині труби арматуру і заповнюють внутрішній простір труби бетонною сумішшю, після твердіння бетонної суміші паля може використовуватися як опора для моста. Ще одним недоліком вказаної трубобетонної палі є відносно недовгий термін експлуатації палі, обумовлений дією корозії (20-25 років). Очевидно, що сталева труба сильно піддаватиметься дії корозії у воді. Навіть покриття сталевої труби зовні антикорозійним матеріалом, не дозволяє вирішити проблему, пов'язану з корозією повністю, оскільки на воді взимку утворюється лід, а навесні на річках при льодоході течія несе крижини, які ударяються об палю і сколюють антикорозійне покриття, і як наслідок, паля починає швидко іржавіти. Істотним недоліком трубобетонної палі є низькі експлуатаційні характеристики, а саме несуча здатність палі, тобто величина вертикального навантаження, яке може витримувати паля без руйнування або вертикального зрушення в ґрунт. При спорудженні мостових опор на річці, палі заглиблюють в донний ґрунт на розрахункову глибину, з часом відбувається підмив перебігом ґрунту під підставою палі, далі відбувається поступове зрушення палі по вертикалі вниз в ґрунт, і як наслідок зменшення несущої здатності палі, що несе. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, що заявляється, є конструкція забивної залізобетонної палі, яка розкрита у деклараційному патенті України №61322 "Спосіб улаштування розширеної п'яти в забивній залізобетонній палі". Вказана забивна залізобетонна паля, є по суті опорною конструкцією, що складається з палі і подовжньої труби, закріпленої усередині палі для нагнітання бетонної суміші. Одним з недоліків вказаної опорної конструкції є значні витрати на транспортування конструкції наземним і водним транспортом. Вказану опорну конструкцію виготовляють із залізобетону в заводських умовах. Цілком зрозуміло, що опорна конструкція завдовжки в декілька десятків метрів і діаметром порядку одного метра матиме велику вагу. Отже для транспортування від заводу або складу таких конструкцій до водної поверхні потрібні великовантажні автомобілі. Далі для транспортування по водній поверхні до місця установки потрібні великотоннажні водні транспортні засоби. Для підйому і установки на донний ґрунт потрібні крани підвищеної вантажопідйомності. Вказані недоліки збільшують витрати на спорудження мостових опорних конструкцій. Іншим недоліком вказаної опорної конструкції є відносно недовгий термін експлуатації опорної конструкції. Це пов'язано з тим, що заглиблена в донний ґрунт залізобетонна опорна конструкція схильна до температурних сезонних коливань, що викликає мікротріщини, які заповнюються водою, при низьких температурах відбувається льодоутворення, яке призводить до поступового руйнування опорної конструкції. Вказана залізобетонна паля в робочому стані має більшу, ніж в приведеному аналозі несучу здатність. Оскільки після заглиблення палі в донний ґрунт, виробляють нагнітання під тиском бетонної суміші через центральну трубу, яка виконана з декількома бічними отворами, які виходять в кільцевий паз, що охоплює палю по периметру. Паз розташований біля кінця палі. 1 UA 103938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Бетонна суміш заходить в паз, витісняє біля паза ґрунт і утворює після твердіння кільцеву п'яту. Наявність кільцевої бетонної п'яти, жорстко сполученої із залізобетонною палею, збільшує несучу здатність палі. Проте слід відмітити, донний ґрунт часто буває неоднорідним, а тому при витісненні бетонної суміші з декількох отворів не завжди вдається отримати кільцеву п'яту з однаковим поперечним перерізом. Підмиви ґрунтовими водами і течією річки ґрунту під підставою залізобетонної палі, підмив і зсув ґрунту біля неоднорідної п'яти, приводить з часом до переміщення палі в ґрунті, що кінець кінцем зменшує несучу здатність залізобетонної палі, яка застосовується як мостова опора. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити відому опорну конструкцію, що складається з палі і подовжньої труби, закріпленої всередині палі для нагнітання бетонної суміші, шляхом нового виконання палі з однакових пластикових шпунтів, що дозволить понизити витрати на спорудження опорної конструкції, підвищити термін експлуатації і поліпшити експлуатаційні характеристики, а саме підвищити несучу здатність опорної конструкції. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що паля виконана з однакових пластикових шпунтів якореподібної форми, які сполучені між собою за допомогою подовжніх С-подібних захватів і подовжніх Т-подібних стрижнів, виконаних на крайових торцевих ділянках кожного шпунта, з утворенням радіальних трапецієвидних порожнин для розміщення арматурних каркасів і заповнення бетонною сумішшю і центральної круглої порожнини, в якій закріплена подовжня труба. Виконання палі з однакових пластикових шпунтів дозволяє транспортувати розрахункову кількість шпунтів зі складу звичайним наземним транспортом (пластикові шпунти мають малу вагу при значних габаритних розмірах). Після збірки на березі опорної конструкції, шляхом з'єднання шпунтів між собою і установки центральної подовжньої труби, подальше транспортування по воді до місця спорудження опорної конструкції здійснюють низькотоннажним водним транспортом, наприклад, плотами, баржами і тощо. Для підйому опорної конструкції і установки на донний ґрунт потрібний підіймальний кран зниженої вантажопідйомності. Цілком зрозуміло, що витрати на спорудження пропонованої опорної конструкції значно нижчі, ніж в найближчому аналозі. Виконання палі з однакових пластикових шпунтів дозволяє підвищити термін експлуатації всієї опорної конструкції в робочому стані, оскільки пластикові шпунти переносять сезонні температурні коливання без деформації і тріщин. Окрім цього, пластикові шпунти не схильні до дії корозії у воді. Орієнтовно опорна конструкція, в якій паля виконана з пластикових шпунтів може експлуатуватися як мостова опора більше ніж 50 років. Вказана опорна конструкція в робочому стані має в середньому у декілька разів більше, ніж в найближчому аналізі несучу здатність. Це обумовлено тим, що в робочому положенні, після заглиблення опорної конструкції в донний ґрунт, виробляють нагнітання під тиском бетонної суміші в центральну трубу. Бетонна суміш витісняє ґрунт з під підстави конструкції і утворює в донному ґрунті грибоподібну п'яту. Далі після твердіння бетонної суміші, що створює п'яту, виробляють заповнення центральної труби бетонною сумішшю до верхнього торця. Потім, відкачують або видавлюють воду або ґрунт з радіальних трапецієвидних порожнин, встановлюють в них арматурні каркаси і заповнюють порожнини бетонною сумішшю до верхнього торця конструкції. Наявність грибоподібної бетонної п'яти, яка жорстко сполучена з торцевою ділянкою конструкції заглибленою в донний фунт, у декілька разів в порівнянні з найближчим аналогом збільшує несучу здатність опорної конструкції, оскільки опорна конструкція в робочому положенні спирається на розширений фундамент, а саме на бетонну грибоподібну п'яту. Винахід пояснюється кресленнями: фіг.1 - загальний вигляд опорної конструкції; фіг.2 - вигляд зверху на опорну конструкцію; фіг.3 - вигляд спереду на пластиковий шпунт; фіг.4 - фрагмент загального вигляду опорної конструкції в робочому положенні; фіг.5 - вертикальний розріз опорної конструкції, яка заглиблена в донний ґрунт. Опорна конструкція 1, складається з палі, яка виконана з однакових пластикових шпунтів 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9 якореподібної форми і подовжньої труби 10, яка закріплена всередині палі (див. фіг.1, 2). Пластикові шпунти сполучені між собою за допомогою подовжніх С-подібних захватів 11, 12 і подовжніх Т-подібних стрижнів 13, 14, виконаних на крайових торцевих ділянках кожного шпунта (див. фіг.3). Пластикові шпунти сполучені між собою таким чином, що вони утворюють радіальні трапецієвидні порожнини 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 і центральну круглу порожнину 23, в якій закріплена подовжня труба 10 (див. фіг.1, 2). 2 UA 103938 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Споруджують опорну конструкцію, а саме мостову опору, таким чином. Розрахункову кількість пластикових шпунтів 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 транспортують із складу до берега річки низькотоннажними транспортними засобами. Пластиковий шпунт завдовжки приблизно 20 метрів важить близько 200 кг. Далі на березі виробляють збірку опорної конструкції 1 (див. фіг.1, 2), шляхом з'єднання пластикових шпунтів між собою, а саме установки Т-подібних стрижнів 13, 14 одного шпунта, в С-подібних захватах 11, 12 іншого шпунта. Пластикові шпунти сполучають таким чином, що вони утворюють радіальні трапецієвидні порожнини 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 і центральну круглу порожнину 23, в яку встановлюють і кріплять подовжню трубу 10 (див. фіг.1, 2). Потім зібрану опорну конструкцію транспортують до місця установки на воді низькотоннажними водними засобами, а саме плотами, баржами і тощо. Для підйому опорної конструкції 1 і установки на донний фунт використовують підйомний кран низької вантажопідйомності. Цілком зрозуміло, що витрати на спорудження пропонованої опорної конструкції 1 значно нижче, ніж в найближчому аналозі, а якщо врахувати, що потрібно для моста декілька десятків опорних конструкцій, економія засобів виходить досить значна. Після установки на донний фунт виробляють заглиблення опорної конструкції 1 в донний фунт методом забивання або віброзанурення. Потім здійснюють нагнітання під тиском бетонної суміші в центральну трубу 10. Бетонна суміш витісняє воду і фунт з під підстави конструкції і утворює в донному фунті бетонну грибоподібну п'яту 24 (див. фіг.5). Після чого виробляють заповнення центральної труби 10 бетонною сумішшю до верхнього торця, після затвердіння в центральній трубі 10 утворюється бетонний стовп 25 (див. фіг.5). Далі відкачують воду і фунт або видавлюють воду і ґрунт з радіальних трапецієвидних порожнин 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22. Потім в кожну радіальну трапецієвидну порожнину встановлюють арматурний каркас 26 (див. фіг.4, 5). Потім заповнюють радіальні трапецієвидні порожнини бетонною сумішшю до верхнього торця, після затвердіння бетонної суміші в кожній радіальній трапецієвидній порожнині формується бетонний стовп 27 (див. фіг.4, 5). Виконання палі з однакових пластикових шпунтів 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 дозволяє підвищити термін експлуатації всієї опорної конструкції оскільки пластикові шпунти переносять сезонні температурні коливання без деформації і тріщин, крім того, пластикові шпунти не схильні до корозії. Опорна конструкція, що заявляється, може експлуатуватися як мостова опора більше ніж 50 років. Опорна конструкція, що заявляється, в робочому стані має підвищену несучу здатність, яка не зменшується після тривалого терміну експлуатації більше ніж 50 років. Це обумовлено тим, що опорна конструкція спирається і жорстко сполучена своєю нижньою торцевою частиною з бетонною грибоподібною п'ятою 24, окрім цього, з часом не відбувається вимивання ґрунту з під опорної конструкції, що обумовлене наявністю п'яти 24, яка перешкоджає переміщенню п'яти в ґрунті. Виготовлення пластикових шпунтів і пластикової центральної труби може бути здійснене на заводах по виробництву пластикових будівельних конструкцій. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 Опорна конструкція, що складається з палі і подовжньої труби, закріпленої всередині палі для нагнітання бетонної суміші, який відрізняється тим, що паля виконана з однакових пластикових шпунтів якореподібної форми, які сполучені між собою за допомогою подовжніх С-подібних захватів і подовжніх Т-подібних стрижнів, виконаних на крайових торцевих ділянках кожного шпунта, з утворенням радіальних трапецієвидних порожнин для розміщення арматурних каркасів і заповнення бетонною сумішшю, і центральної круглої порожнини, в якій закріплена подовжня труба. 3 UA 103938 C2 4 UA 103938 C2 5 UA 103938 C2 6 UA 103938 C2 7 UA 103938 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8