FI85901B

FI85901B - Rock shoe

Info

Publication number: FI85901B
Application number: FI894250A
Authority: FI
Inventors: Kari Koivunen
Original assignee: Leimet Oy
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1992-02-28
Also published as: FI894250L; FI85901C; FI894250A0

Description

1 859011 85901

KalliokärkiRocky Top

Keksinnön kohteena on teräsbetonipaalun kalliokärki, joka 5 koostuu valmiin paalun päädyn muodostavasta kauluksesta ja pohjalevystä ja tähän päätyrakenteeseen kiinnitetyistä tartuntateräksistä betonia varten sekä pohjalevyyn tukeutuvasta hylsyosasta, johon on upotettu kärkitappi.The invention relates to a rock tip of a reinforced concrete pile consisting of a collar and a base plate forming the end of a finished pile and gripping steels for concrete attached to this end structure and a core part resting on the base plate, into which a tip pin is embedded.

10 Nykyisin betonipaalut varustetaan vielä yleisesti 4 mm:n *...· teräslevystä tehdyllä laatikkomaisella levykengällä. Paalu- ·.: jen varustaminen kalliokärjellä on kuitenkin voimakkaasti yleistymässä.10 Today, concrete piles are still generally equipped with a box-shaped plate shoe made of 4 mm * ... · steel sheet. However, equipping piles with a rock tip is becoming more common.

15 On itsestään selvää, että kehitys on kaikkialla muuttumassa levykenkien käytöstä kalliokärkien käyttöön, koska pohja-olosuhteet paalua lyötäessä ovat lähes poikkeuksetta kiviset ja lohkareiset. Lisäksi paalun tunkeutuvuus maahan paranee kalliokärkeä käytettäessä. Kalliokärkeä käyttämällä estetään 20 myös paalujen katkeamiset lyöntivaiheessa. Lisäksi niiden käyttö on välttämätöntä paalutettaessa peruskallioon asti, jolloin kalliokärjen kärkitappi tunkeutuu 2-6 cm peruskallioon paalua lyötäessä.15 It is self-evident that the trend is changing everywhere from the use of slippers to the use of rock tips, because the ground conditions at the time of pile driving are almost invariably rocky and boulder-shaped. In addition, the penetration of the pile into the ground is improved when using a rock tip. The use of a rock tip also prevents the piles from breaking during the impact phase. In addition, their use is necessary when piling up to the bedrock, whereby the tip of the rock tip penetrates 2-6 cm into the bedrock when the pile is struck.

25 Aikaisemmin tunnetut kalliokärkityypit ovat pääosin SIS- standardin mukaisia. Tällainen rakenne on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Kalliokärki koostuu paalun alapäähän kiinnitetystä pohjalevystä 14 ja siihen kiinnitetystä laatikkokauluksesta 12, sekä pohjalevyyn hitsillä 20 tai mutterilla 19 kiinnite-30 tyistä tartuntateräksistä 13 ja hylsystä 17, joka on kiinnitetty pohjalevyyn 14 sekä hylsyyn 17 osittain upotetusta karkaistusta kärkitapista 18. Laatikko 12 on kiinni pohjale-vyssä joko hitsillä 21 tai mutterin 19 välityksellä. Lisäksi hylsyn 17 ympärillä on säteittäisesti ulkonevia tukia 15, 35 jotka ovat hitseillä 22 kiinni hylsyssä ja pöhjalevyssä. Betonivalu ulottuu laatikon sisätilaan 23.25 Previously known rock tip types are largely in line with the SIS standard. Such a structure is shown in Figures 1 and 2. The rock tip consists of a base plate 14 attached to the lower end of the pile and a box collar 12 attached thereto, and gripping steels 13 attached to the base plate by a weld 20 or nut 19 and a sleeve 17 attached to the base plate 14 and a partially recessed sleeve 17. from the tip pin 18. The box 12 is attached to the bottom plate either by a weld 21 or by a nut 19. In addition, around the sleeve 17 there are radially projecting supports 15, 35 which are attached to the sleeve and the base plate by welds 22. The concrete casting extends into the interior of the box 23.

2 859012 85901

Nykyisin tunnetuissa kalliokärkityypeissä esiintyy lukuisia epäkohtia. Ensinnäkin laatikko 12 joudutaan, koska siinä on sekä sivut 24 että pohja 25, taivuttamaan ja leikkaamaan monimutkaisella tavalla, jolloin aineen hukkaprosentti ja 5 työmäärä on suuri. Lisäksi kalliokärjen mltoitusmääräyksiin perustuen (LPO-87) sen hylsyosa on jouduttu tekemään hyvin pitkäksi laatikkomaisen kaulusosan vuoksi. Tämä vaatimus ja peruste näkyy kuviosta 2, jonka mukaisessa tilanteessa on vielä epävarmaa, osuuko kallioon tai lohkareeseen 26 laatik-10 ko 12 vai kärkitappi 18. Mikäli laatikko osuu ensin vinoon lohkarepintaan, on tuloksena paalun lyöntiä jatkettaessa sen taipuminen, kun lohkare ohjaa paalua sivuun, ja lopulta katkeaminen. Kyseinen paalu on tällöin hyödytön. Jotta kärkitappi osuisi mahdollisimman varmasti ensin, on vaatimuksena 15 se, että laatikon reunan tulee olla kärkitapin ulkokulmasta piirretyn, poikkileikkaustasoon nähden 60°:n kulmassa kulkevan kohtausviivan 34 sisäpuolella. Nykyisin kalliokärkityy-pin varsinainen käyttö lyöntivaiheessa aiheuttaa myös suuren lyöntivastuksen laatikkomaisuuden ja pohjapinnan 25 vuoksi.Numerous disadvantages occur in currently known rock tip types. First, the box 12, because it has both sides 24 and a base 25, has to be bent and cut in a complex way, whereby the percentage of material wasted and the workload 5 are high. In addition, based on the rock tip lining regulations (LPO-87), its core portion has had to be made very long due to the box-like collar portion. This requirement and criterion can be seen in Figure 2, according to which it is still uncertain whether the box or block 26 hits the rock or the block 26 or the tip pin 18. If the box first hits the sloping block surface, it bends as the block guides the pile to the side. and eventually breakage. That pile is then useless. In order for the tip pin to hit as securely as possible first, it is required 15 that the edge of the box be within a line of intersection 34 at an angle of 60 ° to the cross-sectional plane drawn from the outer corner of the tip pin. Today, the actual use of the rock tip type in the striking phase also causes a high striking resistance due to the box-like and bottom surface 25.

2020

Epätyydyttävä valmistustapa, korkeat materiaali- ja valmistuskustannukset sekä edellä mainitut tekniset epäkohdat ovat johtaneet suuriin paalutuskustannuksiin. Lisäksi kuljetuskustannukset muodostuvat korkeiksi suuren painon vuoksi.Unsatisfactory manufacturing methods, high material and manufacturing costs, and the technical disadvantages mentioned above have led to high piling costs. In addition, transportation costs are high due to the high weight.

...25... 25

Keksinnön päämääränä on aikaansaada yksinkertaisempi ja teknisesti toimivampi teräsbetonipaalun kalliokärki, josta on poistettu aikaisemmin tunnetuissa vastaavissa kalliokärjissä esiintyneet epäkohdat. Keksinnön yksityiskohtaisempana pää-:30 määränä on aikaansaada kalliokärki, joka on materiaali-ja työkustannuksiltaan edullinen ja joka voidaan valmistaa täysin automatisoidusti.The object of the invention is to provide a simpler and more technically functional rock tip of a reinforced concrete pile, from which the disadvantages of the previously known corresponding rock tips have been removed. It is a more detailed object of the invention to provide a rock tip which is inexpensive in material and labor costs and which can be manufactured in a fully automated manner.

• · !..* Keksinnön päämääränä on myös aikaansaada kalliokärki, jolla ‘.35 on paremmat geotekniset ominaisuudet nykyiseen verrattuna.It is also an object of the invention to provide a rock tip with '.35 better geotechnical properties than at present.

Lisäksi keksinnön päämääränä on kalliokärkiratkaisu, jonka : ansiosta saadaan niiden kuljetustila ja kokonaiskustannukset • • · aa· • aa a a 3 85901 pieniksi. Vielä eräänä keksinnön päämääränä on aikaansaada kalliokärkiratkaisu, joka mahdollistaa nopeamman ja varmemman paalun valutuloksen kalliokärjen osalta.In addition, it is an object of the invention to provide a rock tip solution which: makes their transport space and total cost • 85901 low. Yet another object of the invention is to provide a rock tip solution that allows a faster and more reliable pile casting result for a rock tip.

5 Keksinnön päämäärät saavutetaan kalliokärjellä, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The objects of the invention are achieved by a rock tip, which is mainly characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaisella kalliokärjellä saavutetaan lukuisia 10 etuja. Valmiin kalliokärjen vinon kauluksen ja madalletun hylsyn ansiosta saavutetaan materiaalin kulutuksessa huomat-: tavia säästöjä. Yksinkertaistetun rakenteen ansiosta myös säästetään työkustannuksia. Keksinnön mukainen kalliokärki voidaan valmistaa täysin automatisoidusti, jolloin sen 15 valmistuskustannukset jäävät pieniksi. Kalliokärjen valaminen paalun päähän on helppoa, koska betonimassan valuminen sen kaikkiin kulmakohtiin käy entistä paremmin. Lisäksi tämän kalliokärjen muoto on geoteknisesti erittäin edullinen. Kärjen tunkeutumisvastus on aina pienempi kuin perin-20 teisen kärkirakenteen ja lisäksi sen kärkitappi osuu huomat-V : tavasti varmemmin ensin kallioon tai lohkareeseen kuin mitä perinteisellä rakenteella.Numerous advantages are achieved with the rock tip according to the invention. Thanks to the sloping collar of the finished rock tip and the lowered sleeve, considerable savings in material consumption are achieved. The simplified structure also saves labor costs. The rock tip according to the invention can be manufactured in a fully automated manner, whereby its manufacturing costs remain low. Pouring the tip of the rock to the end of the pile is easy because pouring the concrete mass to all its corners is even better. In addition, the shape of this rock tip is geotechnically very advantageous. The penetration resistance of the tip is always lower than that of a traditional tip structure, and in addition, its tip pin hits the rock or boulder more reliably first than with a traditional structure.

Keksintöä selitetään jäljempänä yksityiskohtaisesti viittaa- T. 25 maila oheisten piirustusten kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen toteutusmuotoon.The invention will be described in detail below with reference to a preferred embodiment of the invention shown in the figures of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää tunnettua tekniikan tason mukaista kallio-kärkeä.Figure 1 shows a prior art rock tip.

30 Kuvio 2 esittää kuvion 1 kalliokärkeä maaperässä.Figure 2 shows the rock tip of Figure 1 in the soil.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista kalliokärkeä sivukuvana, osittain leikattuna.Figure 3 shows a rock tip according to the invention in a side view, partly in section.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 kalliokärkeä päälikuvana.Figure 4 shows a top view of the rock tip of Figure 3.

35 Kuvioissa 3 ja 4 keksinnön mukaista kalliokärkeä on merkitty yleisesti viitenumerolla 9. Kalliokärki 9 on yleensä muodostettu tarvittavan paksuisista teräslevyistä ja pyöröteräk- 4 85901 sistä jäljempänä selitetyllä tavalla, vaikka teräsvalukin on sinänsä käyttökelpoinen vaihtoehto.In Figures 3 and 4, the rock tip according to the invention is generally indicated by the reference number 9. The rock tip 9 is generally formed of steel plates and round steels of the required thickness as described below, although a steel foundry is a useful alternative in itself.

Kalliokärki 9 käsittää tässä tapauksessa neliömäisen pohja-5 levyn 4, kauluksen 2, hylsyosan 7, tukikolmiot 5, karkaistun kärkitapin 8 ja sen lukitusruuvin 6. Kalliokärjen 9 pohjale-vy 4 muodostaa paalun päätypinnan ja siihen on liitetty esim. hitseillä 27 tartuntateräkset 3 betonia varten. Pohja-levyyn 4 on kiinnitetty hylsy 7, joka on tuettu tukikolmi-10 oilla 5, jolloin saavutetaan tasainen iskukuorma paalun alapäätyyn.The rock tip 9 in this case comprises a square base plate 5, a collar 2, a sleeve part 7, support triangles 5, a hardened tip pin 8 and its locking screw 6. The base tip 4 of the rock tip 9 forms the end surface of the pile and is joined by e.g. . Attached to the base plate 4 is a sleeve 7, which is supported by support triangles 10, whereby a uniform impact load at the lower end of the pile is achieved.

Pohjalevy on kooltaan likimain tukikolmioiden uloimpien reunojen rajaaman alueen kokoinen. Reunakaulus 2 muodostaa 15 paalun kärkitappia 8 päin suippenevan kartiomaisen tai pyramidin muotoisen osan, joka on kiinnitetty pienemmästä päädystään 29 hitseillä 33 pohjalevyyn 4 edullisesti sen reunan 28 jompaankumpaan särmään tai niiden lähelle. Ainakin kiinnitys tapahtuu reunan 28 lähelle, vaikkei särmän lähel-20 le. Kauluksen laajemman pään 30 poikkileikkaus vastaa paalun 31 teräsbetoniosan 32 poikkileikkausta. Hylsyyn 7 on normaalisti tehty sopivan muotoinen syväys 10, johon on upotettu karkaistu kärkitappi 8. Karkaistu kärkitappi 8 lukitaan tunnetusti hylsyyn 7 lukitusruuvilla 6. Reunakaulus 2 voi-25 daan varustaa tarvittaessa ilmanpoistorei'illä 11 pohjalevyn lähellä betonin pääsyn varmistamiseksi kauluksen pohjaan, ts. pienempään päätyyn 29 ja pohjalevyyn 4 saakka.The base plate is approximately the size of the area delimited by the outer edges of the support triangles. The edge collar 2 forms a conical or pyramid-shaped part tapering towards the tip pin 8 of the pile 15, which is fastened at its smaller end 29 by welds 33 to the base plate 4, preferably at or near either edge of its edge 28. At least the fastening takes place close to the edge 28, although not close to the edge. The cross-section of the wider end 30 of the collar corresponds to the cross-section of the reinforced concrete part 32 of the pile 31. The sleeve 7 is normally provided with a suitably shaped recess 10 into which a hardened tip pin 8 is embedded. up to end 29 and base plate 4.

Kauluksen kärkikulma a, ts. kyseisen katkaistun kartio-30 tai pyramidimuodon sivujen jatkeiden leikkauspisteen avautu-miskulma, on järjestetty pienemmäksi kuin noin 120° ja edullisimmin yhtä suureksi tai pienemmäksi kuin 60°. Juuri tällä kulma-arvolla katoaa hylsynpituuden L vaikutus standardin vaatimaan ja kuvioissa 2 ja 3 esitettyyn kohtausvii-35 vaan 34. Kuviossa 3 on keksinnön rakenteessa kulma a noin 30°, jolloin on helposti nähtävissä, että kohtausviiva 34 erkanee jatkuvasti kauemmas kalliokärjen osista edetessään kärkitapista paaluun päin. Kuvion 3 rakenne toimii maaperäs- 5 85901 sä oikein säilyttäen paalun ehjänä huomattavasti jyrkemmissä kallio- tai lohkarepinnoissa kuin tekniikan tason mukainen rakenne. Käytännössä on kartiolkulman arvoksi kyseinen 30° aina riittävän pieni, jolloin hylsyn pituus ja pohjalevy 5 voidaan mitoittaa puhtaasti lujuusopillisista lähtökohdista. Periaatteessa hylsyn 7 pituus L voi olla sama kuin kärkita-pin upotussyvyys S, ts. hylsy on pelkkä rengas tai putki ja kärkitappi tukeutuu suoraan pohjalevyyn. Koska tällöin pohjalevyn 4 on oltava tavanomaista paksumpi, on usein edul-10 lista käyttää hieman pidempää hylsyä, jonka kärkitappia suurempi poikkipinta jakaa kuorman suuremmalle alueelle, jolloin voidaan käyttää normaalipaksuista pohjalevyä. Eräs edullinen hylsyn pituus L tätä varten on n. 1,2-1,5 kertaa kärkitapin upotussyvyys S. Hylsyn pituuden ei kuitenkaan 15 tarvitse koskaan olla pitempi kuin 1,7 kertaa upotussyvyys S.The apex angle α of the collar, i.e. the opening angle of the point of intersection of the side extensions of said truncated cone-30 or pyramid shape, is arranged to be less than about 120 ° and most preferably equal to or less than 60 °. It is at this angular value that the effect of the sleeve length L disappears, as required by the standard and shown in Figures 2 and 3, but in Figure 3. The structure of the invention shows an angle α of about 30 °, making it easy to see that the line 34 diverges further from rock tip to pile. towards. The structure of Figure 3 works properly in the soil, keeping the pile intact on considerably steeper rock or boulder surfaces than the prior art structure. In practice, the value of the conical angle is always sufficiently small, so that the length of the sleeve and the base plate 5 can be dimensioned from a purely strength point of view. In principle, the length L of the sleeve 7 can be the same as the immersion depth S of the tip pin, i.e. the sleeve is a mere ring or tube and the tip pin rests directly on the base plate. Since the base plate 4 must then be thicker than usual, it is often advantageous for the strip to use a slightly longer sleeve, the cross-section of which larger than the tip pin distributes the load over a larger area, so that a base plate of normal thickness can be used. A preferred sleeve length L for this purpose is about 1.2-1.5 times the immersion depth S of the tip pin. However, the length 15 of the sleeve never has to be longer than 1.7 times the immersion depth S.

Kuvioiden 3 ja 4 mukainen kalliokärki 9 valmistetaan esim. seuraavalla tavalla: 20The rock tip 9 according to Figures 3 and 4 is manufactured, for example, as follows:

Kaulus 2 voidaan valmistaa esim. 3 mm:n teräslevystä, jonka sivun pituus määräytyy pohjalevyn koosta ja paalun sivun leveydestä. Tämän jälkeen pohjalevy 4 ja hylsyosa 7 voidaan tehdä yhdessä tai erikseen teräsvaluna tai takeena, tai 25 sitten erillisellä automaattisella koneistusyksiköllä tanko-aihiosta, jolloin sen valmistus käy täysin automaattisesti. Jos pohjalevy 4 tehdään erillisenä, se leikataan automaatilla rainasta leikaten. Kärkiosa 8 valmistetaan koneistusauto-maatissa, jonka läheisyydessä suoritetaan karkaisu ja tar-30 kastusmittaukset. Tartuntateräkset 3 ja mahdolliset tukikol-miot 5 valmistetaan myös automaatilla. Jos hylsyosa 7 ja pohjalevy 4 valmistetaan takeena tai valuna, ei tukikolmioi-ta 5 tarvita, koska hylsy voidaan muotoilla sopivalla tavalla. Viimeiseksi suoritetaan tarvittavat kokoonpanohitsaukset 35 roboteilla.The collar 2 can be made of, for example, a 3 mm steel plate, the side length of which is determined by the size of the base plate and the width of the side of the pile. Thereafter, the base plate 4 and the core part 7 can be made together or separately as steel casting or guarantee, or 25 then with a separate automatic machining unit from the bar blank, whereby its production takes place completely automatically. If the base plate 4 is made separately, it is automatically cut by cutting from the web. The tip part 8 is manufactured in a machine shop, in the vicinity of which hardening and inspection measurements are performed. The gripping steels 3 and the possible support triangles 5 are also produced by an automatic machine. If the sleeve part 7 and the base plate 4 are manufactured as a guarantee or casting, a support triangle 5 is not required, because the sleeve can be shaped in a suitable manner. Finally, the necessary assembly welds are performed on 35 robots.

Edellä on esitetty ainoastaan keksinnön eräs edullinen toteutusmuoto ja alan ammattihenkilöille on selvää, että 6 85901 siihen voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita poikkeamatta silti keksinnön suojapiiristä. Esim. kaulus 2 voidaan tehdä syvävetämällä tai muulla muokkaustekniikalla. Hylsy 7 ja pohjalevy 4 voidaan muotoilla monin eri tavoin. Esim. pyö-5 reitä ja neliömäisiä tai muita poikkileikkausmuotoja voidaan käyttää yksinään tai yhdistäen niitä eri tavoin. Jos paalu on poikkileikkaukseltaan neliö, voi kaulus 2 olla laajemmasta päästään 30 saman kokoinen neliö, mutta pienemmästä päästä 29 kaulus voi olla poikkileikkaukseltaan pyöreä 10 vastaten esim. pyöreää pohjalevyä 4.Only a preferred embodiment of the invention has been described above, and it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications may be made thereto without departing from the scope of the invention. For example, the collar 2 can be made by deep drawing or other shaping technique. The sleeve 7 and the base plate 4 can be shaped in many different ways. For example, circular and square or other cross-sectional shapes can be used alone or in combination in different ways. If the pile is square in cross section, the collar 2 may be a square of the same size at its wider end 30, but the collar 2 may be round 10 in cross section at the smaller end 29, corresponding to e.g. a round base plate 4.

Sisäpinnan muodoltaan kaulus voi myötäillä edellä mainittua ulkopinnan muotoa tai poiketa siitä. Sisäpinta voi sisältää mm. ulkonemia tai muotoiluja, jotka edistävät sen tarttumis-15 ta betoniin.The shape of the inner surface of the collar may follow or deviate from the above-mentioned shape of the outer surface. The inner surface may contain e.g. protrusions or shapes that promote its adhesion to the concrete.

Claims

1. A rock shoe for a concrete pile consisting of a collar (2) and a bottom plate (4), which form the end of the finished pile and of concrete anchor rods (3) attached to this end construction and of a supporting part ( 7) having a stud (8) recessed therein, characterized in that the collar (2) is at least essentially in the form of a truncated cone or pyramid, whose smaller end (29) is formed by said bottom plate (4), at which the anchor rods (3) are secured, and said collar (2) in the shape of a cone or pyramid is open at its more expansive end (30), whereby the concrete of the pile reaches thereby to the bottom plate.

Rock shoe according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the cone or pyramid at least at its more expansive end (30) corresponds to the cross-sectional shape of the pile (31) at this point.

Mountain shoe according to claim 2, characterized in that the smaller end (2) of the collar (2) with the shape of a cone or pyramid either corresponds to its more extensive end in its shape or deviates from the same.

Rock shoe according to any of the preceding claims, characterized in that the length (L) of the sleeve part (7) is equal to or greater than the recess depth (S) of the stud (8), but not more than about 1.7 times the recess depth. 9 85901

Rock shoe according to claim 4, characterized in that the length (L) of the sleeve part is about 1.2-1.5 times the recess depth (S).

Rock shoe according to any of the preceding claims, characterized in that the top angle (a) of the cone or pyramid shape of the collar (2) is at most about 120 °, most preferably about 30-60 °.

7. A rock shoe according to any of the preceding claims, characterized in that the collar (2) is secured at the smaller end (29) substantially around the rounded lower edge of the bottom plate (28) or in their vicinity.

Rock shoe according to any of the preceding claims, characterized in that the requirements (2) have one or more outlet heels (11) for air selected on the side or in the vicinity of the bottom plate (4).