RU2740391C2 - Seismic resistant pile-shell of high bearing capacity - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to pile foundations of buildings, structures, as well as foundations of bridge junctions, drilling rigs operating in the offshore zone of oceans and seas, as well as port hydroengineering protective and bank protection structures of pile type for ground conditions, including subjected to seismic loads. Pile-shell consists of metal sections and diaphragm installed in inner cavity of one of sections. To improve technological capabilities and reduce time for connection to upper part of section is welded funnel with arranged in it connecting elements, and in lower part of section there are windows, in which, when connected to flare of lower section, connection elements of flared ends enter, connecting elements at installation of upper section are bent towards central axis of pile-shell, allowing it to work on pulling loads.

EFFECT: technical result is to reduce the time of docking sections, increase labor productivity, increase bearing capacity of piles, reduce material consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Конструкция сейсмостойкой сваи-оболочки разработана для применения в качестве свайных фундаментов зданий, сооружений, а также фундаментов мостовых переходов, буровых установок, работающих в шельфовой зоне океанов и морей, а также портовых гидротехнических оградительных и берегоукрепительных сооружений свайного типа для грунтовых условиях, в том числе подверженных воздействию сейсмических нагрузок.The structure of an earthquake-resistant shell pile is designed for use as pile foundations of buildings, structures, as well as foundations of bridge crossings, drilling rigs operating in the shelf zone of the oceans and seas, as well as port hydraulic protective and coastal pile-type structures for soil conditions, including exposed to seismic loads.

Уровень техники (аналоги и прототип):State of the art (analogs and prototype):

Известны конструкции свай-оболочек, выполненные из металлических или железобетонных секций, соединяемых с помощью электросварных или болтовых стыков /1/.Known constructions of shell piles, made of metal or reinforced concrete sections, connected by means of electrically welded or bolted joints / 1 /.

Основными недостатками вышеуказанных свай-оболочек, особенно большой длины, являются: длительное время необходимое на стыковку секций во время погружения, особенно в условиях сложения глинистых грунтов текучей консистенции и способных к проявлению эффекта «засасывания», закрепляющее тело сваи-оболочки с такой силой, что дальнейшее погружение сильно затруднено.The main disadvantages of the above shell piles, especially of long length, are: a long time required for joining the sections during immersion, especially in conditions of the addition of clayey soils of a fluid consistency and capable of manifesting the "suction" effect, fixing the body of the shell pile with such force that further immersion is very difficult.

Сваи-оболочки этой конструкции обладают низкой несущей способностью в условиях работы с грунтом основания при воздействиях на здания или сооружения сейсмической нагрузки - в основном из-за работы острия сваи с окружающем грунтом основания по площади «нетто».Shell piles of this structure have a low bearing capacity when working with the base soil when the buildings or structures are exposed to seismic loads - mainly due to the operation of the pile tip with the surrounding base soil over the net area.

За прототип принята конструкция сваи-оболочки /2/ с диафрагмой в виде усеченного конуса, которая при погружении уплотняет грунт внутри сваи-оболочки. А затем, когда столб грунта уплотнится, у острия будет сформировано плотное ядро грунта, которое, работая с грунтом основания по площади «брутто» сформирует уплотненную зону около свайного грунта.The design of the shell pile / 2 / with a truncated cone-shaped diaphragm, which, when immersed, compacts the soil inside the shell pile, was adopted as a prototype. And then, when the soil column is compacted, a dense core of soil will be formed at the tip, which, working with the base soil over the "gross" area, will form a compacted zone near the pile soil.

Однако, основным недостатком этой конструкции - трудность изготовления диафрагмы в виде усеченного конуса из листовой стали и установки ее во внутренней полости сваи-оболочки.However, the main disadvantage of this design is the difficulty of manufacturing a frustoconical diaphragm from sheet steel and installing it in the inner cavity of the shell pile.

Предлагаемая свая-оболочка (фиг. 1), представлена в виде многосекционной металлической конструкции, основным элементом которой является секция (1.2), один конец которой заканчивается раструбом (4) с устроенными в его стенках соединительными элементами (6), а другой - окнами (3) для размещения в них соединительных элементов после стыковки верхней секции с раструбом. При этом соединительные элементы раструба подгибаются в сторону центральной оси сваи-оболочки, а затем, обвариваются электросварочным швом.The proposed shell-pile (Fig. 1) is presented in the form of a multi-section metal structure, the main element of which is section (1.2), one end of which ends with a socket (4) with connecting elements (6) arranged in its walls, and the other with windows ( 3) to place the connecting elements in them after joining the upper section with the bell. In this case, the connecting elements of the socket are bent towards the central axis of the pile-shell, and then, they are welded with an electric weld.

В нижней части секции сваи-оболочки устраивается диафрагма из балок таврового профиля (5). Один конец балки приваривается к внутренней стенке секции (1), а другой к отрезку трубы (7), центральная ось которого совмещена с центральной осью секции. Расстояния между полками тавровых балок в месте крепления к стенке секции должны быть не менее 1/3 d, где d - ширина полки тавровой балки. Сборка диафрагмы может собираться в кондукторе, а затем, устанавливаться внутри нижней части секции, считая от острия сваи-оболочки на расстоянии, определенном при проектировании свайного фундамента.In the lower part of the pile-shell section, a diaphragm is made of T-profile beams (5). One end of the beam is welded to the inner wall of the section (1), and the other to the pipe segment (7), the central axis of which is aligned with the central axis of the section. The distances between the flanges of the T-beams at the point of attachment to the section wall must be at least 1/3 d, where d is the width of the flange of the T-beams. The diaphragm assembly can be assembled in a jig and then installed inside the lower part of the section, counting from the tip of the shell pile at a distance determined when designing the pile foundation.

В процессе погружения сваи-оболочки, проходя через слой воды (14), а затем заиленной слой грунта (13), пропуская их через отверстия трубы (7) и тавровых балок (5) диафрагмы до тех пор, пока последняя не коснется более твердой части грунта основания. При дальнейшем погружении сваи-оболочки полки тавровых балок начинают уплотнять впереди себя грунт, сначала формируя плотное ядро грунта (8), а затем, сжимая столб грунта (9), формирует плотное ядро в уровне острия сваи-оболочки (10). Плотное ядро, в уровне проектной отметки, преодолевая сопротивление грунта, заставляет его двигаться по плоскостям скольжения (11) навстречу движения сваи-оболочки (1), формируя вокруг ее тела уплотненную зону грунта (12).In the process of immersion of the shell pile, passing through a layer of water (14) and then a silted layer of soil (13), passing them through the holes of the pipe (7) and T-beams (5) of the diaphragm until the latter touches the harder part base soil. With further immersion of the shell pile, the flanges of the T-beams begin to compact the soil in front of themselves, first forming a dense soil core (8), and then, compressing the soil column (9), forms a dense core at the level of the shell pile tip (10). A dense core, at the level of the design mark, overcoming the resistance of the soil, forces it to move along the sliding planes (11) towards the movement of the shell pile (1), forming a compacted soil zone around its body (12).

В итоге расчеты показывают, что несущая способность по грунту основания сваи с диафрагмой выше обычной сваи-оболочки без диафрагмы не менее 20 раз.As a result, calculations show that the soil bearing capacity of the base of a pile with a diaphragm is at least 20 times higher than a conventional shell pile without a diaphragm.

Применение предлагаемой конструкции сваи-оболочки отвечает всем требованиям новизны технического решения и позволяет существенно снизить производственные затраты по стыковке, повысить производительность труда, сократить материалоемкость, многократно увеличить несущую способность по грунту основания за счет работы острия по площади «брутто».The use of the proposed shell pile design meets all the requirements of the novelty of the technical solution and can significantly reduce production costs for joining, increase labor productivity, reduce material consumption, and significantly increase the bearing capacity on the base soil due to the work of the tip over the gross area.

1. Горбунов-Посадов М.И. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика, М. Стройиздат, 1985, стр. 156-159.1. Gorbunov-Posadov M.I. and others. Foundations, foundations and underground structures. Designer Handbook, M. Stroyizdat, 1985, pp. 156-159.

2. Ковалевский А.А., Васюк В.В., RU 2400597 С2.2. Kovalevsky A.A., Vasyuk V.V., RU 2400597 C2.

Claims (2)

1. Свая-оболочка, состоящая из металлических секций и установленной во внутренней полости одной из секций диафрагмой, отличающаяся тем, что для улучшения технологических возможностей и сокращения времени на стыковку к верхней части секции приварен раструб с устроенными в нем соединительными элементами, а в нижней части секции устроены окна, в которые при соединении с раструбом нижней секции входят соединительные элементы раструбов, соединительные элементы при установке верхней секции подгибаются в сторону центральной оси сваи-оболочки, позволяя ей работать на выдергивающие нагрузки.1. A pile-shell, consisting of metal sections and a diaphragm installed in the inner cavity of one of the sections, characterized in that to improve technological capabilities and reduce the time for docking, a bell is welded to the upper part of the section with connecting elements arranged in it, and in the lower part the sections are equipped with windows, into which, when connected to the bell of the lower section, the connecting elements of the bells enter, the connecting elements when installing the upper section are bent towards the central axis of the pile-shell, allowing it to work on pulling loads. 2. Свая-оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что диафрагма в виде усеченного конуса составлена из балок таврового профиля, один конец которых приварен к внутренней стенке сваи-оболочки, а второй - к отрезку трубы, центральная ось которой совмещена с центральной осью сваи, расстояния между полками должны быть не менее 1/3 d, где d - ширина полки тавра.2. A shell pile according to claim 1, characterized in that the diaphragm in the form of a truncated cone is composed of T-profile beams, one end of which is welded to the inner wall of the shell pile, and the other to a pipe segment, the central axis of which is aligned with the central axis piles, the distance between the shelves must be at least 1/3 d, where d is the width of the brand shelf.

Images