RU2775362C1 - Method for construction of sinusoidal piling wall - Google Patents

Method for construction of sinusoidal piling wall Download PDF

Info

Publication number
RU2775362C1
RU2775362C1 RU2021128826A RU2021128826A RU2775362C1 RU 2775362 C1 RU2775362 C1 RU 2775362C1 RU 2021128826 A RU2021128826 A RU 2021128826A RU 2021128826 A RU2021128826 A RU 2021128826A RU 2775362 C1 RU2775362 C1 RU 2775362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
segment
sheet
sheet pile
piles
pile
Prior art date
Application number
RU2021128826A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Леонидович Калинин
Анна Васильевна Калинина
Original Assignee
Алексей Леонидович Калинин
Анна Васильевна Калинина
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Леонидович Калинин, Анна Васильевна Калинина filed Critical Алексей Леонидович Калинин
Application granted granted Critical
Publication of RU2775362C1 publication Critical patent/RU2775362C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal sheet piles and sheet piles made from them and can be used in hydraulic engineering in the construction of sea and river berths, as well as in construction in the construction of various purpose retaining walls in the ground, which do not require additional reinforcement. The method for erecting a sinusoidal sheet pile wall is characterized in that the sheet pile wall is assembled from sheet piles, which are a segment of a cylindrical metal pipe obtained by its longitudinal section, where on the side edges of the body, elements of the interlocking connection are fixed, which connect the sheet piles. In the middle part of sheet piles, pads are welded from the inside, each of which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal cut of the same diameter as used in a sheet pile, but having a shorter length than the pile segment.
EFFECT: providing a simplification of the process of erecting a sinusoidal sheet pile wall that does not require additional reinforcement, reducing the problem of changing the diameter of piles under loads, that is, the problem of ovality, ensuring a reduction in material costs during the construction of a sheet pile wall.
4 cl, 7 dwg, 7 tbl

Description

Изобретение относится к шпунтовым металлическим сваям и выполненным из них шпунтовым стенкам и может быть использовано в гидротехнике при сооружении морских и речных причалов, а также в строительстве при возведении в грунте подпорных стенок различного назначения, для которых не нужно дополнительное усиление.The invention relates to metal sheet piles and sheet piles made from them and can be used in hydraulic engineering in the construction of sea and river berths, as well as in construction in the construction of various purpose retaining walls in the ground, which do not require additional reinforcement.

Известны металлические шпунтовые сваи различной конфигурации.Known metal sheet piles of various configurations.

Известна шпунтовая стенка, описанная в патенте RU59083U, опубл.: 10.12.2006), содержащая шпунтовые сваи из труб с приваренными к ним шпунтовыми замками и Т-образными шпунтовыми выступами, размещенными во внутренних полостях шпунтовых замков смежных сваи, отличающаяся тем, что каждый упомянутый Т-образный выступ выполнен из двух уголковых профилей, приваренных одними полками к трубе, а другими полками обращенных в противоположные стороны, при этом между приваренными полками уголковых профилей образован зазор, размер которого выбран из условия обеспечения возможности изгиба приваренных полок под воздействием внешних сил в пределах упругой деформации и составляет не менее 10% от высоты приваренной полки.Known sheet pile wall, described in the patent RU59083U, publ.: 12/10/2006), containing sheet piles of pipes with welded to them sheet piles and T-shaped sheet piles placed in the internal cavities of the sheet piles of adjacent piles, characterized in that each of the mentioned The T-shaped protrusion is made of two corner profiles, welded with some shelves to the pipe, and with the other shelves facing in opposite directions, while a gap is formed between the welded shelves of the corner profiles, the size of which is selected from the condition of ensuring the possibility of bending the welded shelves under the influence of external forces within elastic deformation and is not less than 10% of the height of the welded flange.

Известна свая, описанная в патенте RU19542U, опубл.: 10.09.2001. Корпус сваи имеет форму цилиндрического сегмента с центральным углом не более 180°, вырезанного из круглой трубы по линиям, параллельным ее оси, то есть полученного продольным разрезом. К одной из ее боковых кромок прикреплен охватывающий замковый элемент, к другой - охватываемый замковый элемент.Known pile, described in the patent RU19542U, publ.: 10.09.2001. The pile body has the form of a cylindrical segment with a central angle of not more than 180°, cut from a round pipe along lines parallel to its axis, that is, obtained by a longitudinal section. A female locking element is attached to one of its side edges, and a male locking element is attached to the other.

Изготовление свай такой конструкции, в которой на одну кромку нужно приварить охватываемый замковый элемент - стержень, а на другую охватывающий элемент - трубу с продольной прорезью, ориентированной строго определенным образом, сопряжено с определенными технологическими трудностями. Это вызвано тем, что для формирования каждой из продольных кромок одной сваи нужна своя оснастка. Наличие «разноименных» замковых элементов на одной свае усложняет автоматизацию процесса.The manufacture of piles of such a design, in which a male locking element - a rod must be welded to one edge, and a pipe with a longitudinal slot oriented in a strictly defined way - to the other female element is associated with certain technological difficulties. This is due to the fact that for the formation of each of the longitudinal edges of one pile, its own equipment is needed. The presence of "opposite" locking elements on the same pile complicates the automation of the process.

Стенка, описанная в данном аналоге, собрана из одинаковых шпунтовых свай, выполненных из сегментов труб, при этом на одной боковой кромке этой сваи имеются охватываемые элементы, а на другой кромке - охватывающие элементы.The wall described in this analogue is assembled from identical sheet piles made of pipe segments, while on one side edge of this pile there are male elements, and on the other edge - female elements.

Специалисту понятно, что для повышения прочностных характеристик шпунтовой стенки требуется максимально увеличить площадь опоры. Это можно достигнуть только при формировании волнистой поверхности стенки, то есть при установке свай из цилиндрических сегментов при обращении гребней смежных свай в противоположные стороны, когда стенка в сечении имеет синусообразную форму (а не зубчатую, однонаправленную). В этом случае, для введения охватываемого элемента одной сваи в охватывающий элемент другой (смежной) сваи, каждую вторую сваю, доставаемую из общего штабеля одинаковых свай, нужно переворачивать не только ориентируя гребень, но и разворачивать по длине, то есть опускать другим торцом. Для свай длиной до 6-и и более метров это вызывает при монтаже существенные трудности, а при ограниченных площадках для монтажа, вообще может быть исключено. Таким образом, проблемы с технологичностью монтажа свайной стенки вытекают из конструкции применяемых свай.The specialist understands that in order to increase the strength characteristics of the sheet pile wall, it is required to maximize the area of support. This can be achieved only when forming a wavy wall surface, that is, when installing piles from cylindrical segments with the crests of adjacent piles facing in opposite directions, when the wall in cross section has a sinus-shaped shape (rather than jagged, unidirectional). In this case, to introduce the male element of one pile into the female element of another (adjacent) pile, each second pile taken from a common stack of identical piles must be turned over not only by orienting the crest, but also unfolded along the length, that is, lowered with a different end. For piles with a length of up to 6 meters or more, this causes significant difficulties during installation, and with limited installation sites, it can be completely excluded. Thus, the problems with the manufacturability of the installation of the pile wall stem from the design of the piles used.

Повышение технологичности изготовления и сборки за счет унификации формы кромок свай и разделение их на два типа конструкции несет решение, описанное в патенте RU118648U, опубл.: 27.07.2012. Решение выбрано за прототип.Improving the manufacturability of manufacturing and assembly by unifying the shape of the edges of the piles and dividing them into two types of construction is the solution described in patent RU118648U, publ.: 27.07.2012. The solution was chosen as a prototype.

В прототипе описана шпунтовая свая синусоидальной формы, характеризующаяся тем, что имеет корпус, представляющий собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, на боковых кромках корпуса закреплены идентичные продольные охватывающие элементы замкового соединения.The prototype describes a sheet pile of sinusoidal shape, characterized in that it has a body, which is a segment of a cylindrical metal pipe, obtained by its longitudinal section, identical longitudinal female elements of the locking connection are fixed on the side edges of the body.

Однако, данная свая (как в прототипе) редко применяется в таком виде для возведения шпунтовых стен без усиления.However, this pile (as in the prototype) is rarely used in this form for the construction of sheet pile walls without reinforcement.

Сегмента труб могут усиливаться любым элементом, играющим роль усиливающей сваи: тавром, балкой, сегментами этой же трубы или других труб, полосой, большим кругом, и т.д., по аналогии с тем, как описано в RU59083U.Pipe segments can be reinforced by any element that plays the role of a reinforcing pile: a tee, a beam, segments of the same pipe or other pipes, a strip, a large circle, etc., by analogy with how described in RU59083U.

Но усиление свай подобными способами существенно усложняет процесс установки шпунтовой стенки, требует больших затрат на дополнительный шпунт, сварку и его установку для усиления стенки.But reinforcing piles in such ways significantly complicates the process of installing a sheet pile wall, requires high costs for an additional sheet pile, welding and its installation to reinforce the wall.

Кроме того, наблюдается так называемая "проблема овальности" (изменение диаметра свай при нагрузках), которая возникает из-за разных нагрузок на разные участки стенки.In addition, there is the so-called "out-of-roundness problem" (change in pile diameter under loads), which occurs due to different loads on different parts of the wall.

Задачей изобретения является устранение указанных технических проблем.The objective of the invention is to eliminate these technical problems.

Техническим результатом является упрощенный процесс возведения синусоидальной шпунтовой стенки, не требующий дополнительного усиления, снижается проблема изменения диаметра свай при нагрузках (проблема овальности), обеспечивается снижение затрат на материалы при возведении шпунтовой стенки.The technical result is a simplified process of building a sinusoidal sheet piling wall that does not require additional reinforcement, the problem of changing the diameter of piles under loads (the problem of ovality) is reduced, and the cost of materials is reduced when building a sheet piling wall.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ возведения синусоидальной шпунтовой стенки, характеризующийся тем, что шпунтовая стенка монтируется из шпунтовых свай, представляющих собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, где на боковых кромках корпуса закреплены элементы замкового соединения, которыми соединяются шпунтовые сваи, отличающийся тем, что в средней части шпунтовых свай с внутренней стороны приваривают накладки, каждая из которых представляет собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в шпунтовой свае, но имеющий меньшую длину, чем сегмент сваи.The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed method of erecting a sinusoidal sheet pile wall, characterized in that the sheet pile wall is mounted from sheet piles, which are a segment of a cylindrical metal pipe, obtained by its longitudinal section, where on the side edges of the body the locking elements are fixed, with which sheet piles are connected, characterized in that in the middle part of the sheet piles, linings are welded from the inside, each of which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal cut of the same diameter as used in a sheet pile, but having a shorter length than the pile segment .

Допустимо, что при формировании шпунтовой сваи, сегмент сваи формируют углом от 90 до 270 градусов.It is acceptable that when forming a sheet pile, the pile segment is formed at an angle of 90 to 270 degrees.

Предпочтительно, при формировании шпунтовой сваи, сегмент остатка цилиндрической металлической трубы, полученный после ее продольного разреза, используют в качестве накладки либо целиком, либо путем продольного разреза на равные части.Preferably, when forming a sheet pile, a segment of the remnant of a cylindrical metal pipe, obtained after its longitudinal cut, is used as an overlay, either in its entirety or by longitudinal cutting into equal parts.

Предпочтительно, накладку приваривают торцами к внутренней поверхности сегмента трубы сваи.Preferably, the patch is end-welded to the inner surface of the pile pipe segment.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На Фиг. 1 показан принцип соединения накладки к сегментной свае.On FIG. 1 shows the principle of connecting the lining to the segment pile.

На Фиг. 2 - Фиг. 3 показаны диаграммы сравнения шпунтовых стен согласно заявленного способа и шпунтовых стен согласно прототипа.On FIG. 2 - Fig. 3 shows diagrams comparing sheet pile walls according to the claimed method and sheet pile walls according to the prototype.

На Фиг. 4 показан пример выполнения синусоидальной шпунтовой стенки из свай с углом сегмента 180 градусов.On FIG. 4 shows an example of a sinusoidal sheet pile wall made of piles with a segment angle of 180 degrees.

На Фиг. 5 показан пример выполнения синусоидальной шпунтовой стенки из свай с углом сегмента 270 градусов.On FIG. 5 shows an example of a sinusoidal sheet pile wall made of piles with a segment angle of 270 degrees.

На Фиг. 6 показан пример выполнения синусоидальной шпунтовой стенки из свай с углом сегмента 120 градусов.On FIG. 6 shows an example of a sinusoidal sheet pile wall made of piles with a segment angle of 120 degrees.

На Фиг. 7 показан пример выполнения синусоидальной шпунтовой стенки из свай с углом сегмента 90 градусов.On FIG. 7 shows an example of a sinusoidal sheet pile wall made of piles with a segment angle of 90 degrees.

На чертежах: 1 - сегмент шпунтовой сваи, 2 - сегмент накладки, 3 - зона сварного соединения, 4 и 5 - элементы замкового соединения «гнездо и шарик», соответственно.In the drawings: 1 - sheet pile segment, 2 - lining segment, 3 - welded joint zone, 4 and 5 - socket and ball interlock elements, respectively.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Способ возведения синусоидальной шпунтовой стенки, характеризуется тем, что шпунтовая стенка монтируется из шпунтовых свай (см. Фиг. 1), представляющих собой сегмент 1 цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, где на боковых кромках корпуса закреплены элементы замкового соединения 4 и 5, которыми соединяются шпунтовые сваи 1 между собой.The method of erecting a sinusoidal sheet pile wall is characterized by the fact that the sheet pile wall is mounted from sheet piles (see Fig. 1), which are segment 1 of a cylindrical metal pipe, obtained by its longitudinal section, where elements of the locking connection 4 and 5 are fixed on the side edges of the body, which connect the sheet piles 1 to each other.

При монтаже стенки фиксируемый элемент следующей сваи 1 вводится в фиксирующий элемент предыдущей. При монтаже осуществляют поворот каждой сваи так, чтобы гребни сегментов смежных свай были ориентированы в противоположные стороны и формировалась стенка, симметричная относительно продольной плоскости симметрии (в сечении - синусоида) - см. Фиг. 4 - Фиг. 7.When mounting the wall, the fixed element of the next pile 1 is inserted into the fixing element of the previous one. During installation, each pile is rotated so that the crests of the segments of adjacent piles are oriented in opposite directions and a wall is formed that is symmetrical with respect to the longitudinal plane of symmetry (in section - a sinusoid) - see Fig. 4 - Fig. 7.

Новым является то, что в средней части шпунтовых свай с внутренней их стороны приваривают накладки 2, каждая из которых представляет собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в шпунтовой свае, но имеющий меньшую длину, чем сегмент сваи 1.What is new is that in the middle part of the sheet piles on their inner side, pads 2 are welded, each of which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal cut of the same diameter as used in a sheet pile, but having a shorter length than the pile segment 1 .

Данные накладки 2 обеспечивают упрощенный процесс возведения синусоидальной шпунтовой стенки, не требующий дополнительного усиления.These pads 2 provide a simplified process for the construction of a sinusoidal sheet piling wall that does not require additional reinforcement.

Диаграммы сравнения шпунтовых стен согласно заявленного способа и шпунтовых стен согласно прототипа показаны на Фиг. 2 - Фиг. 3 при различных диаметрах труб и различных нагрузках с однотипными элементами замкового соединения «шарик в гнезде».Diagrams comparing sheet pile walls according to the claimed method and sheet pile walls according to the prototype are shown in Fig. 2 - Fig. 3 for different pipe diameters and different loads with the same type of ball-in-socket tool joint.

Диаграммы показывают, что применение накладок 2 позволяет достичь таких прочностных характеристик, которые невозможно достичь существующими на данный период шпунтовыми стенами в их рабочем диапазоне диаметров и толщин труб.The diagrams show that the use of overlays 2 makes it possible to achieve such strength characteristics that cannot be achieved by sheet pile walls existing at the given period in their working range of diameters and thicknesses of pipes.

Из диаграмм Фиг. 2 - Фиг. 3 следует, что для любого выбранного решения шпунтовой стенки всегда найдётся множество решений с накладками, у которых каждый кг массы м2 шпунтовой стены даст больше единиц упругого момента, чем у соразмерного решения для стены без накладок (т.е. как в прототипе).From the diagrams of Fig. 2 - Fig. 3 it follows that for any chosen sheet pile wall solution there will always be a set of solutions with pads, in which each kg of mass m 2 of the sheet pile wall will give more units of elastic moment than a commensurate solution for a wall without pads (i.e., as in the prototype).

Для погружения шпунтовой стенки с накладками даже с большим диаметром можно использовать менее мощную технику для погружения, чем это требуется для равнопрочных стен без накладок, поскольку вес шпунтовой сваи с накладкой больше и процесс ее погружения становится проще. Соответственно, это позволяет вести упрощенный процесс возведения синусоидальной шпунтовой стенки.To drive a padded sheet wall, even with a large diameter, a less powerful driving technique can be used than is required for equal-strength walls without pads, since the padded sheet pile is heavier and easier to drive. Accordingly, this allows a simplified process for the construction of a sinusoidal sheet pile wall.

Перевозка компактно упакованных сегментных шпунтовых стен с накладками, также быстра и требует столько же транспорта, как и перевозка шпунта по прототипу, поскольку отсутствует «перевозка воздуха», так как накладки помещаются внутрь сегментов основного шпунта.Transportation of compactly packed segmented sheet pile walls with linings is also fast and requires the same amount of transport as transporting prototype sheet piles, since there is no "air transport" as the linings are placed inside the segments of the main sheet pile.

Важным является то, что для получения накладки используют полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра. Поскольку для шпунтовых свай используются трубы диаметров до 1420 мм, произвести наложение сегмента накладки на трубу можно без больших зазоров между сегментами (чтобы обеспечивался их плотный контакт друг к другу) только в отношении сегментов труб одинакового диаметра.It is important that to obtain the overlay, a segment of a cylindrical metal pipe of the same diameter obtained by a longitudinal cut is used. Since pipes with diameters up to 1420 mm are used for sheet piles, it is possible to apply a lining segment to a pipe without large gaps between the segments (to ensure their tight contact with each other) only in relation to pipe segments of the same diameter.

При наложении и приваривании на сваю сегмента накладки с внутренней стороны сваи, и при том условии, что сегмент накладки имеет тот же диаметр, что имеет сегмент самой сваи, сегмент накладки образует подобие хорды с внутренней стороны сваи, которая усиливает прочность сваи в этой области сегмента по аналогии с тем, как дает усиление эллиптическая рессора. А это в свою очередь, снижает проблему овальности, которая может присутствовать в шпунтах по прототипу, поскольку изменение диаметра свай при нагрузках значительно снижается за счет повышения прочности сваи в зоне приваренного сегмента. Рессорный эффект, возникающий в этом случае за счет приваренного сегмента, позволяет более надежно сохранять форму сваи.When applied and welded to the pile, a lining segment on the inside of the pile, and provided that the lining segment has the same diameter as the segment of the pile itself, the lining segment forms a kind of chord on the inside of the pile, which increases the strength of the pile in this area of the segment by analogy with how the elliptical spring gives reinforcement. And this, in turn, reduces the problem of ovality, which may be present in the sheet piles according to the prototype, since the change in the diameter of the piles under loads is significantly reduced by increasing the strength of the pile in the area of the welded segment. The spring effect, which occurs in this case due to the welded segment, allows you to more reliably maintain the shape of the pile.

Практическая проверка заявленного решения состояла в исследовании более 5600 решений синусоидальной шпунтовой стены с накладками (СШСТ-Н) внутри основного сектора. Свойства и возможности секторных шпунтовых стен с усиливающей накладкой внутри выбранного сектора трубы проще всего и более наглядно можно продемонстрировать на замещении широко известных и широко применяемых в России шпунтов трубчатых сварных (ШТС) с приваренными замками (прототип).The practical verification of the claimed solution consisted in the study of more than 5600 solutions of a sinusoidal sheet pile wall with overlays (SSHST-N) inside the main sector. The properties and capabilities of sector sheet pile walls with a reinforcing lining inside the selected pipe sector can be most easily and more clearly demonstrated by replacing well-known and widely used in Russia tubular welded sheet piles (SHTS) with welded locks (prototype).

Исходные данные и пояснения по результатам проведенного исследования.Initial data and explanations based on the results of the study.

Центральный угол трубы α (см. Фиг. 1, Фиг. 4 - Фиг. 7) однозначно определяет сегмент выбранной шпунтовой сваи для синусоидальной шпунтовой стены с накладками.The central pipe angle α (see Fig. 1, Fig. 4 - Fig. 7) uniquely defines the segment of the selected sheet pile for a sinusoidal sheet pile wall with overlays.

Центральный угол β такой же трубы однозначно определяет другой сегмент, который характеризует накладку усиления.The central angle β of the same pipe uniquely defines another segment, which characterizes the reinforcement patch.

Накладка с углом β усиливает сегмент с углом α.An overlay with an angle β reinforces the segment with an angle α.

Выводы о свойствах решений в зависимости от углов α и β, получены на основе исследования решений синусоидальной шпунтовой стены с накладками (СШСТ-Н) из трубы 1420×20 для всех углов α и β, представленных в таблице 1.Conclusions about the properties of solutions depending on the angles α and β are obtained on the basis of the study of solutions for a sinusoidal sheet pile wall with overlays (SSHST-N) from a pipe 1420 × 20 for all angles α and β presented in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Для исследования взаимовлияния углов α и β на параметры решений сегментных шпунтов удобно использовать общепринятый коэффициент эффективности (полезности) Kэфф, связывающий одновременно два основных параметра M кг/м2 и W см3/м.To study the mutual influence of angles α and β on the parameters of solutions of segmental sheet piles, it is convenient to use the generally accepted coefficient of efficiency (utility) Keff, which simultaneously links two main parameters M kg/m 2 and W cm 3 /m.

Коэффициент Kэфф показывает, сколько единиц упругого момента доставляет каждый кг массы 1 м2 стены.The coefficient Keff shows how many units of elastic moment are delivered by each kg of mass of 1 m 2 of the wall.

Результаты исследованийResearch results

Об изменении коэффициента эффективности с ростом сегментов свай и сегментов накладок.On the change in the efficiency coefficient with the growth of pile segments and overlay segments.

Во всех семи исследуемых сегментах решения с нулевой накладкой (β=0) имеют самый низкий коэффициент эффективности относительно решений в своих сегментах, что подтверждает неэффективность применения сегментных решений в синусоидальных шпунтовых стенах без накладок (СШСТ).In all seven studied segments, solutions with zero overlay (β=0) have the lowest efficiency ratio relative to solutions in their segments, which confirms the inefficiency of using segmental solutions in sinusoidal sheet pile walls without overlays (SSHST).

В каждом сегменте коэффициент эффективности решений непрерывно растёт вместе с ростом угла накладки β, но только до определенного его значения. В каждом сегменте значение этого параметра индивидуально и зависит от угла α: β=α/2. При дальнейшем увеличении угла накладки β значение параметра Kэфф в исследуемом сегменте падает.In each segment, the efficiency coefficient of solutions continuously grows along with the growth of the overlap angle β, but only up to a certain value. In each segment, the value of this parameter is individual and depends on the angle α: β=α/2. With a further increase in the overlap angle β, the value of the Keff parameter in the segment under study decreases.

Самый низкий Kэфф в каждом сегменте получим тогда, когда угол накладки β станет равным углу α исследуемого сегмента (α=β).The lowest Keff in each segment will be obtained when the overlap angle β becomes equal to the angle α of the segment under study (α=β).

При сравнении двух сегментов с углами α12 все решения из сегмента α2 всегда более эффективны, чем все решения из сегмента α1 при одинаковых накладках, включая даже самые эффективные решения сегмента α1 и неэффективные решения из сегмента α2 (при β=0 и β=α).When comparing two segments with angles α 12 , all solutions from segment α 2 are always more efficient than all solutions from segment α 1 with the same overlays, including even the most efficient solutions from segment α 1 and inefficient solutions from segment α 2 (for β =0 and β=α).

Об изменении масс и упругих моментов с ростом сегментов свай и сегментов накладок.On the change in masses and elastic moments with the growth of pile segments and overlay segments.

В каждом сегменте у всех решений с накладками при увеличении угла β (для накладок) упругие моменты W (см3/м) и массы м2 (кг/м2) только растут.In each segment, for all solutions with overlays, with an increase in the angle β (for overlays), the elastic moments W (cm 3 /m) and masses m 2 (kg/m 2 ) only increase.

В каждом сегменте, несмотря на самый низкий коэффициент эффективности, решение при α=β всегда имеет самый большой среди решений в своём сегменте упругий момент W и массу М.In each segment, despite the lowest efficiency coefficient, the solution at α=β always has the largest elastic moment W and mass M among the solutions in its segment.

При сравнении решений двух сегментов с углами α12 все упругие моменты и массы решений из сегмента α2 всегда больше упругих моментов и масс из сегмента α1 при одинаковых накладках, включая решения с углами β=0 и β=α.When comparing solutions of two segments with angles α 12 , all elastic moments and masses of solutions from segment α 2 are always greater than elastic moments and masses from segment α 1 with the same overlays, including solutions with angles β=0 and β=α.

Результаты сравнения продемонстрированы на диаграммах Фиг. 2 и Фиг. 3, в которых отражено сравнение решений СШСТ-Н с внутренним расположением накладок и решений ШТС при диаметре труб D до 1420 мм и толщине стенок t до 20 мм.The results of the comparison are shown in the diagrams of FIG. 2 and FIG. 3, which reflect a comparison of SSHST-N solutions with an internal arrangement of linings and ShTS solutions with pipe diameter D up to 1420 mm and wall thickness t up to 20 mm.

Для сравнения решения ШТС выбраны в их основном рабочем диапазонеFor comparison, STS solutions are selected in their main operating range.

630 ≤ D ≤ 1420; 7 ≤ t ≤ 20630 ≤ D ≤ 1420; 7 ≤ t ≤ 20

где D - наиболее часто встречающиеся диаметры труб с присущими каждому диаметру толщинами t.where D are the most common pipe diameters with thicknesses t inherent in each diameter.

Конкурирующие решения СШСТ-Н с усиливающей накладкой внутри сектора трубы используют тот же самый диапазон диаметров труб с теми же самыми присущими каждому диаметру толщинами t.Competing SSHST-N solutions with a reinforcing lining inside the pipe sector use the same range of pipe diameters with the same thicknesses t inherent in each diameter.

Все конкурирующие решения получены в секторах α=90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 270° с подходящими каждому сектору усиливающими накладками β=60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 270°.All competing solutions were obtained in sectors α=90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 270° with reinforcing pads suitable for each sector β=60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210° , 270°.

Сравнение на диаграмме Фиг. 2 продемонстрировано в вечных координатах W см3/м и М кг/м2, где W - приведенный упругий момент, М - масса м2 шпунтовой стены. Выбранные координаты - основные параметры любой шпунтовой стены и не зависят ни от какой конъюнктуры (поэтому они вечные).Comparison in the diagram of FIG. 2 is shown in eternal coordinates W cm 3 /m and M kg/m 2 , where W is the reduced elastic moment, M is the mass m 2 of the sheet pile wall. The selected coordinates are the main parameters of any sheet pile wall and do not depend on any conjuncture (therefore they are eternal).

Преимущества секторных шпунтовых стен с накладками внутри сектора трубыBenefits of sector sheet pile walls with overlays inside the pipe sector

Результаты исследования по диаграмме Фиг. 2 показали, что все решения СШСТ-Н уникальны: каждому решению соответствует свой сектор, своя накладка, диаметр и толщина выбранной трубы. Каждое решение СШСТ-Н отличается от другого как минимум одним входным параметром.The results of the study according to the diagram of Fig. 2 showed that all SShST-N solutions are unique : each solution has its own sector, its own overlay, diameter and thickness of the selected pipe. Each SSST-N solution differs from the other by at least one input parameter.

Для любого выбранного решения ШТС со своей массой М и упругим моментом W всегда найдётся множество решений СШСТ-Н с массой, не больше М, у которых упругие моменты всегда выше, чем у решений ШТС.For any chosen SHTS solution with its own mass M and elastic moment W, there will always be a set of SHST-N solutions with a mass not exceeding M, whose elastic moments are always higher than those of SHTS solutions.

Иными словами, каждое решение ШТС всегда можно заместить на множество (до нескольких сотен уникальных решений СШСТ-Н) более эффективных, чем соответствующие сравниваемые решения ШТС.In other words, each STS solution can always be replaced by a set (up to several hundred unique STS-N solutions) that are more efficient than the corresponding compared STS solutions.

Из диаграммы Фиг. 2 также следует, что каждое решение ШТС с массой М и упругим моментом W можно заместить на множеством решений СШСТ-Н (множеством способов):From the diagram of Fig. It also follows from Table 2 that each SHTS solution with mass M and elastic moment W can be replaced by a set of SHST-N solutions (in many ways):

с максимальным упругим моментом, но массой М, как у ШТС;with a maximum elastic moment, but with a mass M, as in the STS;

с

Figure 00000002
упругим моментом, чем W, но с меньшей массой М;With
Figure 00000002
elastic moment than W, but with a smaller mass M;

с таким же упругим моментом W, как у ШТС, но с существенно меньшей массой.with the same elastic moment W as that of the STS, but with a significantly lower mass.

Возможность замещения решений ШТС на решения СШСТ-Н множеством уникальных способов дает широкую возможность выбора наиболее подходящих под требование проекта вариантов решений, что способствует экономии средств.The ability to replace ShTS solutions with SShST-N solutions in many unique ways provides a wide choice of solutions that are most suitable for the project requirements, which contributes to cost savings.

Известно, что целый ряд классических шпунтов можно заместить на решение ШТС. Тем более это можно осуществлять решениями СШСТ-Н с

Figure 00000003
эффективностью (т.е. меньшей массой), замещая при этом
Figure 00000004
количество классических шпунтов, чем это возможно с помощью ШТС.It is known that a number of classical sheet piles can be replaced by the solution of the STS. Moreover, this can be done with the help of SShST-N solutions.
Figure 00000003
efficiency (i.e. less weight), while replacing
Figure 00000004
the number of classical sheet piles than is possible with the help of PCS.

Применение СШСТ-Н с усиливающими накладками внутри сектора трубы позволяет достичь таких упругих моментов (до 70000 см3/м), которые невозможно достичь существующими на данный момент шпунтовыми стенами ШТС.The use of SSHST-N with reinforcing pads inside the pipe sector makes it possible to achieve such elastic moments (up to 70,000 cm 3 /m) that cannot be achieved with currently existing sheet pile walls of the ShTS.

Однако, самый важный аспект преимущества секторных шпунтов с накладкой внутри сектора трубы заключается в том, в отличие от ШТС, секторные шпунтовые стены с накладками (СШСТ-Н) - незамкнутые системы, в них нет полости, следовательно, нет и необходимости обустраивать бетонные пробки с армокаркасом, заполнять полость специальными привозным грунтом, решать проблему захоронения извлеченного грунта. Всё это, кроме дороговизны, требует больших временных затрат, что, например, для условий Арктики, критично.However, the most important aspect of the advantage of sector sheet piles with an overlay inside the pipe sector is that, unlike ShTS, sector sheet pile walls with overlays (SSHST-N) are open systems, there is no cavity in them, therefore, there is no need to equip concrete plugs with reinforced frame, fill the cavity with special imported soil, solve the problem of burying the extracted soil. All this, in addition to being expensive, requires a lot of time, which, for example, is critical for the conditions of the Arctic.

Поскольку секторные шпунтовые стены с усиливающими накладками - незамкнутые системы, то для их погружения (даже с секторами больших диаметров) можно использовать менее мощную технику, чем требуется для равнопрочных стен ШТС.Since sector sheet pile walls with reinforcing strips are open systems, then for their immersion (even with sectors of large diameters) it is possible to use a less powerful technique than is required for equal-strength walls of the ShTS.

Перевозка компактно упакованных СШСТ-Н получается существенно дешевле перевозки ШТС, поскольку отсутствует «перевозка воздуха», характерная для готовых элементов шпунтов ШТС, которые не возможно уложить компактно друг с другом.Transportation of compactly packed SSHST-N turns out to be much cheaper than transportation of STS, since there is no “air transportation”, which is typical for ready-made elements of STS sheet piles, which cannot be stacked compactly with each other.

Отсутствует проблема овальности, которая может присутствовать в ШТС.There is no out-of-roundness problem that can be present in PCS.

В отличие от известных шпунтов типа «синусоиды» (прототип), шпунты СШСТ-Н с накладкой внутри основного сектора допускают многократное использование, ускоряется и упрощается погружение.Unlike known sheet piles of the "sinusoid" type (prototype), sheet piles SShST-N with an overlay inside the main sector allow for multiple use, accelerate and simplify immersion.

Возможно использование накладки с переменным сечением, что может существенно экономить массу м2 стены.It is possible to use an overlay with a variable section, which can significantly save the mass of m 2 of the wall.

Исследование по результатам диаграммы на Фиг. 3 показывает следующее.Examination according to the results of the chart in FIG. 3 shows the following.

Диаграмма Фиг. 3 представлена в координатах kэфф=W/M и параметра М - массы м2 стены в сравнении с решениями ШТС. Параметр Кэфф показывает, сколько единиц упругого момента доставляет каждый кг массы м2 стены.Diagram Fig. 3 is presented in coordinates k eff =W/M and the parameter M - the mass m 2 of the wall in comparison with the solutions of the STS. The Keff parameter shows how many units of elastic moment are delivered by each kg of mass m 2 of the wall.

Из диаграммы Фиг. 3 следует, что максимальные коэффициенты эффективности решений СШСТ-Н вдвое выше, чем коэффициенты эффективности ШТС.From the diagram of Fig. It follows from Table 3 that the maximum efficiency coefficients of the SSST-N solutions are twice as high as the efficiency coefficients of the STS.

Из диаграммы Фиг. 3 также следует, что любое решение ШТС всегда можно заместить на множество решений СШСТ-Н более эффективных, т.е. с большим коэффициентом эффективности, чем у любого сравниваемого решения ШТС.From the diagram of Fig. It also follows from Table 3 that any SHTS solution can always be replaced by a set of more efficient SShST-N solutions, i.e. with a higher efficiency ratio than any comparable STS solution.

Из диаграммы Фиг. 3 также следует, что существует множество решений СШСТ-Н, использующие трубы малых диаметров, способные заместить решения ШТС с большими диаметрами без понижения коэффициента эффективности, что также способствует понижению стоимости шпунтовой стены.From the diagram of Fig. It also follows from Table 3 that there are many SSHST-N solutions using small diameter pipes that can replace large diameter STS solutions without reducing the efficiency factor, which also helps to reduce the cost of a sheet pile wall.

Сравнительные результаты исследованийComparative research results

Замещение решений ШТС на решения СШСТ-Н с накладками внутри для минимизации масс м2 шпунтовой стены произведено при минимальных толщинах труб с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС.The substitution of STS solutions for SSHST-N solutions with linings inside to minimize the masses m 2 of the sheet pile wall was carried out with minimum pipe thicknesses with moments W and J not less than or of the same order as those of the replaced STS solutions.

Результаты сравнения заявленного решения и прототипа ШТС показаны в таблице 2.The results of the comparison of the claimed solution and the prototype of the STS are shown in table 2.

Figure 00000005
Figure 00000005

Замещение решений ШТС на решения СШСТ-Н с накладками внутри для минимизации масс м2 шпунтовой стены произведено при максимальных толщинах труб с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС.The substitution of STS solutions for SSHST-N solutions with linings inside to minimize the masses m2 of the sheet pile wall was carried out at maximum pipe thicknesses with moments W and J not less than or of the same order as those of the replaced STS solutions.

Результаты сравнения заявленного решения и прототипа ШТС показаны в таблице 3.The results of the comparison of the claimed solution and the prototype of the STS are shown in table 3.

Figure 00000006
Figure 00000006

Диапазон экономии массы м2 шпунтовой стены при замещении решений ШТС на секторные решения СШСТ-Н с накладкой внутри с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС показан в таблице 4.The range of weight saving m 2 of a sheet pile wall when replacing the ShTS solutions with sector solutions SSHST-N with an overlay inside with moments W and J not less or of the same order as those of the replaced ShTS solutions is shown in Table 4.

Figure 00000007
Figure 00000007

где:where:

- D - диаметры труб из рабочего диапазона в решениях ШТС;- D - diameters of pipes from the working range in the solutions of the ShTS;

- tmin, tmax - минимальные и максимальные толщины труб, наиболее часто встречающиеся в решениях ШТС;- tmin, tmax - minimum and maximum pipe thicknesses most often encountered in SHTS solutions;

- значения экономии масс на м2 шпунтовой стены от замещения ШТС на СШСТ-Н при промежуточных значениях tmin<t<tmax находятся в указанных выше диапазонах экономии для каждого диаметра трубы.- the values of mass savings per m 2 of the sheet pile wall from replacing the SHTS with SShST-N at intermediate values tmin<t<tmax are in the above saving ranges for each pipe diameter.

Замещение решений ШТС на решения СШСТ-Н с накладками снаружи для минимизации масс м2 шпунтовой стены произведено при максимальных толщинах труб с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС.The substitution of STS solutions for SSHST-N solutions with overlays on the outside to minimize the mass m 2 of the sheet pile wall was carried out at maximum pipe thicknesses with moments W and J not less than or of the same order as those of the replaced STS solutions.

Результаты сравнения заявленного решения и прототипа ШТС показаны в таблице 5.The results of the comparison of the claimed solution and the prototype of the STS are shown in table 5.

Figure 00000008
Figure 00000008

Замещение произведено при минимальных толщинах труб с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС.The replacement was carried out at minimum thicknesses of pipes with moments W and J not less than or of the same order as those of the SHTS solutions to be replaced.

Результаты сравнения заявленного решения и прототипа ШТС показаны в таблице 6.The results of the comparison of the claimed solution and the prototype of the STS are shown in table 6.

Figure 00000009
Figure 00000009

Диапазон экономии массы м2 шпунтовой стены при замещении решений ШТС на секторные решения СШСТ-Н с накладкой снаружи с моментами W и J не меньшими или того же порядка, чем у замещаемых решений ШТС показаны в таблице 7.The range of weight savings m 2 of a sheet pile wall when replacing ShTS solutions with sector solutions SSHST-N with an overlay on the outside with moments W and J not less than or of the same order as those of the replaced ShTS solutions are shown in Table 7.

Figure 00000010
Figure 00000010

где:where:

- D - диаметры труб из рабочего диапазона в решениях ШТС;- D - diameters of pipes from the working range in the solutions of the ShTS;

- tmin, tmax - минимальные и максимальные толщины труб, наиболее часто встречающиеся в решениях ШТС;- tmin, tmax - minimum and maximum pipe thicknesses most often encountered in SHTS solutions;

- значения экономии масс на м2 шпунтовой стены от замещения ШТС на СШСТ-Н при промежуточных значениях tmin<t<tmax находятся в указанных выше диапазонах экономии для каждого диаметра трубы.- the values of mass savings per m 2 of the sheet pile wall from replacing the SHTS with SShST-N at intermediate values tmin<t<tmax are in the above saving ranges for each pipe diameter.

Проведенные исследования показывают, что заявленный способ возведения синусоидальной шпунтовой стенки с накладками обеспечивает качественное усиление шпунтовой стенки только за счет оптимального подбора углов сегментов для сваи и накладки без потребности дополнительного усиления. Экономия на массе м2 стены достигает от 21% до 53,6%, что подтверждает результат снижение затрат на материалы при возведении шпунтовой стенки.The conducted studies show that the claimed method of erecting a sinusoidal sheet pile wall with overlays provides high-quality reinforcement of the sheet pile wall only due to the optimal selection of the angles of the segments for the pile and the overlay without the need for additional reinforcement. Savings on the mass of m 2 of the wall reaches from 21% to 53.6%, which confirms the result of reducing the cost of materials during the construction of the sheet pile wall.

Claims (4)

1. Способ возведения синусоидальной шпунтовой стенки, характеризующийся тем, что шпунтовую стенку монтируют из шпунтовых свай, представляющих собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, где на боковых кромках корпуса сваи закреплены элементы замкового соединения, которыми соединяют шпунтовые сваи, отличающийся тем, что в средней части шпунтовых свай с внутренней стороны приваривают накладки, каждая из которых представляет собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в шпунтовой свае, но имеющий меньшую длину, чем сегмент сваи.1. A method for erecting a sinusoidal sheet pile wall, characterized in that the sheet pile wall is mounted from sheet piles, which are a segment of a cylindrical metal pipe obtained by its longitudinal section, where on the side edges of the pile body, elements of the locking connection are fixed, which connect the sheet piles, characterized in that that in the middle part of the sheet piles from the inside, linings are welded, each of which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal cut of the same diameter as that used in the sheet pile, but having a shorter length than the pile segment. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании шпунтовой сваи сегмент сваи формируют углом от 90 до 270 градусов.2. The method according to claim 1, characterized in that when forming a sheet pile, the pile segment is formed at an angle of 90 to 270 degrees. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании шпунтовой сваи сегмент остатка цилиндрической металлической трубы, полученный после ее продольного разреза, используют в качестве накладки либо целиком, либо путем продольного разреза на равные части.3. The method according to claim 1, characterized in that when forming a sheet pile, a segment of the remnant of a cylindrical metal pipe, obtained after its longitudinal section, is used as an overlay either entirely or by a longitudinal section into equal parts. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что накладку приваривают торцами к внутренней поверхности сегмента трубы сваи. 4. The method according to claim 1, characterized in that the lining is butt welded to the inner surface of the pile pipe segment.
RU2021128826A 2021-10-04 Method for construction of sinusoidal piling wall RU2775362C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775362C1 true RU2775362C1 (en) 2022-06-29

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1731905A1 (en) * 1990-08-06 1992-05-07 Коммунарский горно-металлургический институт Hot-rolled sheet pile
US5967701A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Berkley; David M. Barrier element, system, method and connector therefor
RU19542U1 (en) * 2001-04-25 2001-09-10 Фоменков Александр Алексеевич Sheet pile
RU59083U1 (en) * 2006-08-14 2006-12-10 Виктор Викторович Гончаров TONGO WALL FROM WELDED TUBES
RU118648U1 (en) * 2012-03-29 2012-07-27 Закрытое акционерное общество "РосШпунт" TONEL PILES (OPTIONS) AND WALL OF TONES

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1731905A1 (en) * 1990-08-06 1992-05-07 Коммунарский горно-металлургический институт Hot-rolled sheet pile
US5967701A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Berkley; David M. Barrier element, system, method and connector therefor
RU19542U1 (en) * 2001-04-25 2001-09-10 Фоменков Александр Алексеевич Sheet pile
RU59083U1 (en) * 2006-08-14 2006-12-10 Виктор Викторович Гончаров TONGO WALL FROM WELDED TUBES
RU118648U1 (en) * 2012-03-29 2012-07-27 Закрытое акционерное общество "РосШпунт" TONEL PILES (OPTIONS) AND WALL OF TONES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8777521B2 (en) Steel pipe pile and method of installing the steel pipe pile
US9765547B2 (en) Node structures for lattice frames
EP2999841B1 (en) Assembly for producing a threaded connection for drilling and operating hydrocarbon wells, and resulting threaded connection
DK2615226T3 (en) Steel pipe column structure and method for making the same
JP5255840B2 (en) Architectural panels and building structures
WO2012118186A1 (en) Connecting structure for connecting steel pipe pile and steel outer pipe
DK2828436T3 (en) Offshore foundation for wind energy systems with arcuate bent nodes
CN110892114B (en) Pile and its making method
CZ303344B6 (en) Threaded element for threaded tubular connection resistant to fatigue
RU2775362C1 (en) Method for construction of sinusoidal piling wall
RU212082U1 (en) PILE FOR CONSTRUCTION OF SINUSOIDAL PILING WALL
RU2641333C1 (en) Curved closed profile
RU2775293C1 (en) Method of erecting a sinusoidal sheet pile wall
JP2008266992A (en) Corrugated steel plate for civil engineering structure and vertical shaft
WO1993020290A1 (en) Foundation arrangement
CN106869167A (en) The bowed out box shape steel structure Urban Underground pipe gallery in section
KR20190041276A (en) Thrust Structure Using Double Steel Tube and Construction Method Therefor
US20140311077A1 (en) Structural Component System
RU207058U1 (en) PILES FOR ESTABLISHING A SINUSOIDAL SHEAR WALL
EP2525961B1 (en) Hollow profile used in the manufacture of a pipe
KR20140005051A (en) Reinforcement structure for pile and pretensioned spun high strength concrete reinforcement pile: punching steel pipe pile incuding the same
CN110924590A (en) Corrugated steel pipe concrete column
JP7126883B2 (en) Steel cell structure and its construction method
RU2804954C1 (en) Trough-shaped welded sheet pile with sectoral shelf
US20120137627A1 (en) Method of forming multi layered netlock girder system