FI125990B

FI125990B - Pile

Info

Publication number: FI125990B
Application number: FI20090216A
Authority: FI
Inventors: Ilkka Valkonen; Hannu Vesamäki
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2016-05-13
Also published as: EP2256251A3; FI20090216A0; EP2256251B1; FI20090216A; EP2256251A2

Description

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Keksintö koskee maaperään ja/tai kallioon asennettavan yhtenäisen paalun muodostamista useasta .. erillisestä . peräkkäisestä osasta liitososien välityksellä. Jatkosliitos käsittää pääasiassa metallisen. . ... hoikin, jonka sisällä kahden toisensa, jatkeena olevien . paalun put- ' kiosien päät sijaitsevat.The invention relates to the formation of a single pile to be installed in soil and / or rock. successive portions through the connecting portions. The joint consists mainly of metal. . ... a sleeve with two others inside, the extension. the ends of the piles' pipe sections are located.

Perustamistöissä paalujen tulee kestää asennuksen eli maaperään ja/tai kallioon tunkeutumisen aiheuttamat rasitukset ja täyttää mm. rakennusmääräyksissä asetetut vaatimukset puristus- ja vetolujuuden, taivutusjäykkyyden ja vääntömomentin suhteen. Paaluihin voi kohdistua asennuksen aikana tai sen jälkeen suuria vertikaali- ja tai horisontaalikuormia. Paaluihin aiheutuu taivutusta epä keskeisestä kuormituksesta ja/tai paalujen kaarevuudesta. Tämä asettaa suuria vaatimuksia paaiubsien jatkosliitosten kestävyydelle ja jäykkyydelle.In foundation work, piles must withstand the stresses of installation, ie penetration into the soil and / or rock, and fulfill eg. the requirements of the building regulations for compressive and tensile strength, bending stiffness and torque. The piles may be subjected to high vertical or horizontal loads during or after installation. Bending to the piles results in non-central loading and / or curvature of the piles. This places great demands on the durability and stiffness of the joint joints.

Paaluja voidaan tarvittaessa jatkaa hitsaamalla, mutta työmaaoloissa hitsaus on kuitenkin hidas tehdä. Toisaalta työmaalla pitäisi olla kaiken aikaa ammattitaitoinen hitsaaja, vaikka hitsausliitoksia pitää tehdä vain ajoittain. Tämä johtaa epätaloudelliseen lopputulokseen. Nykyisin on olemassa myös kierreholkkeja, joilla saadaan jatkettua paaluja. Nykyiset tunnetut kartiomaiset kierteistetyt holkit siirtävät kohtuullisen hyvin voimia mutta tietyissä tapauksissa niiden taivutus-jäykkyys ei täytä liitoksen jäykkyydelle asetettuja vaatimuksia eikä tällöin tunnettuja holkkeja voida käyttää kaikissa olosuhteissa paalujen jatkamiseen. Paaluputken sisäpuolelle kiinnitettävät jat-kosholkit estävät porausvälineen poistamisen paalun sisältä asennuksen jälkeen, mikä on epätaloudellinen ratkaisu sillä porausvälineet ovat kalliita,...Piles can be continued by welding if needed, but welding is slow at site. On the other hand, a professional welder should always be on site, although welding joints should only be made occasionally. This leads to an uneconomic outcome. Nowadays, there are also threaded bushings that can be used to extend piles. Existing known tapered tapered sleeves transfer relatively well forces, but in certain cases their bending stiffness does not meet the requirements for stiffness of the joint, and in this case known sleeves cannot be used in all circumstances to extend piles. The extension sleeves, which are attached to the inside of the pile tube, prevent the drilling equipment from being removed from the pile after installation, which is uneconomic because the drilling equipment is expensive, ...

Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention

Keksinnön tavoitteena on siten saada aikaan sellainen yhdistelmä perättäin asennettavia putkipaaluja ja niitä yhdistäviä holkkeja, joka kestää paaluihin ja liitosholkkiin käytön ja asennuksen aikana siihen kohdistuvat kuormitukset sekä joka täyttää liitoksen jäykkyydelle asetetut vaatimukset. Keksinnön toisena tavoitteena on liitos, joka mahdollistaa porausvälineen poistamisen paalun asennuksen jälkeen.It is thus an object of the invention to provide a combination of pipe piles which are mounted in series and their connecting sleeves which withstands the loads applied to the piles and the joint sleeve during use and installation and which meets the requirements for the stiffness of the joint. Another object of the invention is to provide a connection which allows removal of the drilling device after the installation of the pile.

Edellä kuvatut ongelmat ratkaistaan ja edellä määritellyt tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella jatkosliitoksella, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritetty suojavaatimuksen 1 tunnusmerk-klosassa, Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.The problems described above are solved and the objects defined above are achieved by a joint according to the invention, which is characterized by what is defined in the preamble of claim 1. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Keksinnössä on yllättäen todettu, että muodostamalla koneistetut kierteettömät vastinpinnat paaluun ja hoikkiin saadaan hoikin ja paaluputkien muodostamalle kokonaisuudelle riittävä jäykkyys ilman, että porausvälineen poisto estyy.It has been surprisingly found in the invention that by forming machined non-threaded abutment surfaces on the pile and the sleeve, the whole formed by the sleeve and pile tubes is provided with sufficient rigidity without impeding the removal of the drilling means.

Kuvioiden lyhyt selostus KUVIOT 1 ja 2 esittävät tunnetun tekniikan mukaisen holkkijatkoksen ja hoikin, johon on muodostettu kierteet koko hoikin pituudelle.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 and 2 show a prior art sleeve joint and a sleeve formed with threads over the entire length of the sleeve.

KUVIO 3 esittää keksinnön mukaisilla liitoksilla aikaansaatua valmista paaluasennusta (2), joka koostuu perättäin asennetuista putkipaaluista (4a, 4b,...) ja niitä yhdistävistä holkeista (3).FIG. 3 shows a finished pile assembly (2) provided by the connections according to the invention, consisting of successively mounted pipe piles (4a, 4b, ...) and connecting sleeves (3).

KUVIO 4. esittää keksinnön mukaisen holkkijatkosliitoksen (1), johon on muodostettu koneistetut kierteettömät vastinpinnat paaluihin ja hoikkiin (Xl, X2, Yl, Y2) KUVIO 5 esittää keksinnön mukaista hoikkia (3), johon on muodostettu karttamaisten kierteiden (5a, 5b) lisäksi koneistetut kierteettömät vastinpinnat (Xl, X2, Yl, Y2)FIG. 4 shows a sleeve joint connection (1) according to the invention formed with machined non-threaded counter surfaces for piles and a sleeve (X1, X2, Y1, Y2) FIG. 5 shows a sleeve (3) according to the invention formed in addition to conical threads (5a, 5b) machined threadless contact surfaces (X1, X2, Y1, Y2)

Keksinnön ja kuvioiden yksityiskohtainen selostusDetailed Description of the Invention and Figures

Kuviossa 3 on esitetty miten jatkoliitoksella (1) yhdistetään maaperään M ja/tai kallioon K asennettavan porapaalun 2 peräkkäiset, tyypillisesti ja edullisesti terästä olevat, putkiosat 4a, 4b, 4c, jne. toinen toisiinsa. Jätkosiiitos käsittää pääasiassa suoran metallisen, tyypillisesti ja edullisesti terästä olevan, hoikin 3, jonka sisällä kahden toisensa jatkeena olevan putkiosan päät 15, 16 sijaitsevat. Porapaalu (2) koostua vähintään kahdesta peräkkäisestä päästään kierteitetystä metallisesta putkiosasta (4a, 4b, ...), joiden päät sijaitsevat hoikissa (3) . Tyypillisesti putkiosia on 3-6 kappaletta ja vastaavasti hölkkeja yksi kappale putkia . vähemmän. Porapaalun (2) pään yhteydessä on tavallisesti porausvällne (10), kuten porakruunu tai muu vastaava työstävä rengas. Tämän käyttö ei ole kuitenkaan keksinnön perusajatuksen toteuttamiselle välttämätöntä,Fig. 3 shows how a successive joint (1) connects the successive, typically and preferably steel, pipe sections 4a, 4b, 4c, etc. of a drill pile 2 to be installed in soil M and / or rock K. The splice joint comprises a substantially straight metallic sleeve 3, typically and preferably steel, within which the ends 15, 16 of the two extending tubular sections are located. The drill pile (2) consists of at least two successive ends of threaded metal tubular parts (4a, 4b, ...), the ends of which are located in the sleeve (3). Typically, there are 3-6 pipe sections and one jogging section, respectively. less. The end of the drill pile (2) is usually provided with a drill bit (10), such as a drill bit or similar machining ring. However, the use of this is not necessary to realize the basic idea of the invention,

Keksinnön mukaisessa hoikissa on kahdet naaraspuoliset kierteet 5a ja 5b. Tyypillisesti kierteet 5a ja 5b ovat kartiokierteitä, jotka laajenevat hoikin päätyihin (7a, 7b) päin, eli kartiokierteet alkavat hoikin päädyistä ja suppenevat hoikin keskelle päin mentäessä. Kartiokierteet muun muassa mahdollistavat putken (4) paksulmman seinämänvahvuuden sijoittumisen holkkijatkoksessa (1) hoikin (3) päähän, johon kohdistuu suuri kuormitus. Tukipintojen (Xl, X2) halkaisijat D3, D4 ovat keksinnön mukaisessa ratkaisussa suuremmat tai yhtäsuuret kuin kierteiden (5) suurimmat halkaisijat ja vastaavasti mahdollisten toisten tukipintojen (Yl, Y2) halkaisijat pienempiä tai yhtäsuuria kuin kierteiden (5) pienimmät halkaisijat.The sleeve according to the invention has two female threads 5a and 5b. Typically, the threads 5a and 5b are tapered threads that extend toward the sleeve ends (7a, 7b), i.e., the taper threads begin at the sleeve ends and taper as they enter the center of the sleeve. The tapered threads, among other things, allow the thicker wall thickness of the tube (4) to be located in the sleeve joint (1) at the end of the sleeve (3) subjected to high load. The diameters D3, D4 of the bearing surfaces (X1, X2) in the solution according to the invention are larger than or equal to the largest diameters of the threads (5) and correspondingly smaller diameters of the other supporting surfaces (Y1, Y2) than the smallest diameters.

Peräkkäisten putkiosien 4a, 4b, 4c jne. otsapinnat 8 ovat edullisesti toisiinsa kiinni puristuneina, kuten kuviossa 4 on esitetty, jolloin putkiosissa olevat puristusvoimat siirtyvät otsapintojen (8) kautta.Preferably, the face surfaces 8 of the successive tube sections 4a, 4b, 4c, etc. are pressed together as shown in Figure 4, whereby the clamping forces in the tube sections are transmitted through the face surfaces (8).

Edullisesti hoikin (3) keskelle muodostetaan syvennetty viiste (11), joka edesauttaa holkkirakenteen vastinpintojen Y1 tarkkaa valmistamista.Preferably, a recessed bevel (11) is formed in the center of the sleeve (3), which facilitates the precise fabrication of the sleeve structure counter faces Y1.

Edullisesti putkiosat ovat niin sanottuja pienpaaluja joiden halkaisijat (D5) vaihtelevat 50 - 300 mm välillä, pituudet 4-10 m välillä. Jatkos-liitoksen avulla paalutus eli paaluasennus (2) voidaan tehdä jopa kymmeniä metrejä syväksi, jolloin jatkosholkkeja (3) käytetään.Preferably, the pipe sections are so-called small piles with diameters (D5) ranging from 50 to 300 mm, lengths from 4 to 10 m. With the joint, the pile assembly (2) can be made up to tens of meters deep, whereby the extension sleeves (3) are used.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön perusajatuksen mukaisesti muodostettu jatkosholkki ja paaluputki, jossa hoikin (3) kierteistetyn osuuden alkuun ja loppuun on muodostettu hoikkiin ja putkiosaan toisiaan vastaavat eli samankokoiset vastinpinnat (Yl, Xl), joissa ei ole kierteitä. Rako vastinpintojen välissä heikentää liitoksen taivutus-jäykkyyttä, joten vastinpinnat on koneistettava hyvin tarkasti vastaamaan toisiaan. Edullisesti putkiosaan ja hoikkiin muodostetut vastinpinnat ovat kiinni toisissaan mutta käytännössä raon pitää olla normaalien työstömenetelmien toleranssien asettamien vaatimusten mukainen.Fig. 5 illustrates a joint sleeve and a pile tube formed in accordance with the basic idea of the invention, in which mating surfaces (Y1, X1) of the same size, i.e. threads, are formed at the beginning and end of the threaded portion of the sleeve (3). The gap between the mating surfaces weakens the bending stiffness of the joint, so the mating surfaces must be machined very closely to each other. Preferably, the mating surfaces formed in the tube portion and the sleeve are fixed to each other, but in practice the gap must meet the requirements of the tolerances of normal machining methods.

Näin ollen edullisesti putkiosan (4a, 4b, .) vastinpinnan Y2 halkaisija (D2) on pienempi tai yhtä suuri hoikin vastinpinnan Yl halkaisija (Dl) ja/tai putken vastin pinna n X2 halkaisija (D4) pienempi tai yhtä suuri hoikin vastinpinnan Xl halkaisija (D3). Edelleen asennuksen mahdollistamiseksivastinpintojen Y1,Y2 halkaisijat (Dl, D2) ovat pienempiä kuin vastinpintojen Χ1>Χ2 halkaisijat (D3, D4).Thus, preferably, the diameter (D2) of the contact surface Y2 of the tube portion (4a, 4b,.) Is less than or equal to the diameter of the sleeve contact surface Y1 (D1) and / or the diameter of the pipe contact surface n X2 (D4). D3). Further, to enable installation, the diameters (D1, D2) of the contact surfaces Y1, Y2 are smaller than the diameters (D3, D4) of the counter surfaces Χ1> Χ2.

Periaatteessa kaikki vastlnplnrtat Xl, X2, Y1, Y2 tai osa niistä voi olla kulmassa putkiosan (4a, 4b, 4c, „) keskilinjaan (9) nähden mutta tällöin mahdollinen kierteiden välyksen sallima pituussuuntainen liike tai putkenosien sijälrttipoikkeama hoikin pituussuunnassa aiheuttaa raon vastinpintojen väliin, jolloin liitoksentaivutusjäykkyysheikke-nee. Vastinpinnat Xl, X2, Y1, Y2 ovat siksi edullisesti yhdensuuntaiset putkiosan keskilinjan (9) kanssa.In principle, all or part of the counterparts X1, X2, Y1, Y2 may be at an angle to the center line (9) of the pipe section (4a, 4b, 4c, "), but possible longitudinal movement of threads liitoksentaivutusjäykkyysheikke-nee. The mating surfaces X1, X2, Y1, Y2 are therefore preferably parallel to the center line (9) of the pipe section.

Riippuen paaluun kohdistuvasta kuormituksesta sekä tarvittavasta taivutusjäykkyydestä putkiosan ja hoikin välille tarvitaan yksi tai kaksi vastihpintaa. Tämä toteutetaan joko holkkijatkoksen (1) kierteitetyn osuuden alussa olevilla vastinpinnoilla (Xl, X2) hoikissa (3) sekä putkessa (4) ja/tai holkkijatkoksen keskellä putkessa ja hoikissa olevilla vastin pin noitia (Yl, Y2). Keksinnön mukaisessa liitoksessa on ainakin holkkijatkoksen (1) päissä olevat vastinpinnat Xl ja X2. Edullisesti liitoksessa on lisäksi holkkijatkoksen (1) keskellä v äiévatyastinplnnat Yl ja Y2. Erikoistapauksessa on mahdollista lisätä·' yksi tai useampia vastin pintoja kierteitetyn osuuden välille, mitä ei ole esitetty kuvioissa. Vastinpintojen pituus putkiosan keskilinjan suunnassa valitaan tarvittavan jäykkyyden perusteella. Vastinplnto-jen pituus hoikin (3) päissä on 8-50 mm ja edullisesti 10-30 mm. Vastaavasti hoikin keskellä tu kipin n an pituus on noin puolet vastin-pintojen pituuksista hoikin päissä. Edullisesti vastinpintojen Xl, X2 pituus on siis suurempi kuin vastinpintojen Y1,Y2.Depending on the pile load and the required bending stiffness, one or two counter-surfaces are required between the pipe section and the sleeve. This is accomplished either by the mating surfaces (X1, X2) at the beginning of the threaded portion of the sleeve joint (1) in the sleeve (3) and in the tube (4) and / or in the middle of the sleeve joint in the sleeve (Y1, Y2). The joint according to the invention has at least mating surfaces X1 and X2 at the ends of the sleeve joint (1). Advantageously, the joint also has in the center of the sleeve joint (1) a duct for threading plugs Y1 and Y2. In a special case, it is possible to add · 'one or more matching surfaces between the threaded portion not shown in the figures. The length of the mating surfaces in the direction of the center line of the pipe section is selected based on the required stiffness. The length of the matching plugs at the ends of the sleeve (3) is 8-50 mm and preferably 10-30 mm. Correspondingly, in the center of the sleeve, the length of the nip of the support is about half the length of the matching surfaces at the ends of the sleeve. Preferably, the lengths of the mating surfaces X1, X2 are thus larger than the mating surfaces Y1, Y2.

Claims

A pile (2) for installation in soil and / or rock, consisting of at least two conically threaded (6) metal tubular sections (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) with their ends (15, 16) at their two successive ends (15, 16). are located inside the sleeve (3), the sleeve (3) having two conical threads (5a, 5b), characterized in that the first matching threadless threads are formed in the sleeve (3) and formed in the pipe section (4a, 4b, 4c, 4d, 4e). counter surfaces (X1, X2).

Pile (2) according to Claim 1, characterized in that other matching threaded mating surfaces (Y1, Y2) are formed on the sleeve (3) and the pipe section (4a, 4b, 4c, 4d, 4e).

Pile (2) according to claim 2, characterized in that the diameters (D1, D2) of the second mating surfaces (Y1, Y2) are smaller than the diameters (D3, D4) of the first mating surfaces (X1, X2),

Pile (2) according to claim 1 or 2, characterized in that the mating surfaces (X1, X2, Y1, Y2) are substantially parallel to the center line (9) of the pipe sections (4a, 4b, 4c, 4d, 4e).

Pile (2) according to Claim 1 or 2, characterized in that the ends (8) of the pipe sections (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) are substantially engaged with one another within the sleeve (3).

Pile (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (D2) of the second mating surface (Y2) of the tube part (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) is less than or equal to the second mating surface (Y1) of the sleeve (3). diameter (Dl).

Pile (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the first counter surfaces (X1, X2) have a length of 10-30 mm,

Pile (2) according to Claim 7, characterized in that the length of the second counter surfaces (Y1, Y2) is about half the length of the counter surfaces (X1, X2).

Pile (2) according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the first non-threaded mating surfaces (X1) formed in the sleeve (3) are disposed at the ends of the sleeve (3) at the beginning of the threads (5a, 5b).

Pile (2) according to one of the preceding claims 2 to 9, characterized in that the second threaded counter surfaces (Y1) formed in the sleeve (3) are disposed in the middle of the sleeve (3) between the threads (5a, 5b).