RU2804954C1 - Trough-shaped welded sheet pile with sectoral shelf - Google Patents

Trough-shaped welded sheet pile with sectoral shelf Download PDF

Info

Publication number
RU2804954C1
RU2804954C1 RU2022135465A RU2022135465A RU2804954C1 RU 2804954 C1 RU2804954 C1 RU 2804954C1 RU 2022135465 A RU2022135465 A RU 2022135465A RU 2022135465 A RU2022135465 A RU 2022135465A RU 2804954 C1 RU2804954 C1 RU 2804954C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sheet
shelf
rshs
solutions
welded
Prior art date
Application number
RU2022135465A
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 RU2804954C1 publication Critical patent/RU2804954C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction; hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal sheet piles and sheet piling walls made from them and can be used in hydraulic engineering in the construction of sea and river berths, as well as in construction when building retaining walls in the ground for various purposes, which do not require additional reinforcement. A trough-shaped sheet pile includes a flange, side walls and locking elements connected by welding. The side walls of the tongue are formed by metal sheets, to the end part of which a shelf is welded at one edge, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal cut or a curved metal sheet obtained by bending a flat metal sheet in a roller. The elements of the locking connection are welded to the other end edge of the metal sheets forming the side walls, while the connection of the edges of the shelf and the metal sheets is made with an oblique joint.
EFFECT: providing a high elastic moment, compactness and convenience for transportation when disassembled, no problems with ovality, it does not require the use of reinforced frames, concreting “plugs”, recycling of soil removed from the pipe, it is possible to use submersible equipment of lower power, availability of materials for sheet piles.
2 cl, 8 dwg, 10 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 piling walls made from them and can be used in hydraulic engineering in the construction of sea and river berths, as well as in construction when constructing retaining walls for various purposes in the ground, which do not require additional reinforcement.

Возведение шпунтовых стен достаточно капиталоёмкое мероприятие. Каждый проект индивидуален и зачастую использует свой конкретно индивидуальный шпунт. Каждый считающий деньги, стремиться минимизировать расходы везде, и тем более следует минимизировать шпунт, который всегда дорог. Поэтому в мире и производится такое огромное количество типов шпунтовых стен. Каждый год появляются более эффективные шпунты с новыми формами и технологиями их производства.The construction of sheet piling walls is quite a capital-intensive undertaking. Each project is individual and often uses its own specifically individual tongue and groove. Everyone who counts money should strive to minimize expenses everywhere, and even more so, one should minimize the tongue, which is always expensive. That is why such a huge number of types of sheet piling walls are produced in the world. Every year more efficient sheet piles appear with new shapes and technologies for their production.

В мире производится более 406 типоразмеров г/к корытных шпунтов. Эффективность использования (Кэфф=W/M) предлагаемых шпунтов довольно низка, особенно по сравнению с различными сварными комбинированными шпунтовыми системами. More than 406 standard sizes of hot-rolled sheet piles are produced worldwide. The efficiency of use (Keff=W/M) of the proposed sheet piles is quite low, especially in comparison with various welded combined sheet pile systems.

Так у ведущего всемирно известного производителя г/к шпунтов фирмы Arcelor Mittal среди примерно сотни своих производимых классических шпунтов только три шпунта незначительно преодолели границу Кэфф≥21 единицы.Thus, among the world's leading manufacturer of hot-rolled sheet piles, Arcelor Mittal, among about a hundred of its classical sheet piles produced, only three sheet piles slightly exceeded the limit of Ceff≥21 units.

Единственный российский г/к шпунт Ларсена Л5-УМ (см. https://ecotorgm.ru/product/l5-um) имеет довольно низкий коэффициент эффективности 15,6 единиц. The only Russian hot-rolled sheet pile Larsen L5-UM (see https://ecotorgm.ru/product/l5-um) has a rather low efficiency coefficient of 15.6 units.

Для сравнения: у широко используемых в России сварных трубошпунтов ШТС максимальный коэффициент эффективности достигает 43 единицы. У Российских секторных сварных шпунтов РШС2-СТ - в два раза больше (до 86 единиц).For comparison: the ShTS welded pipe piles widely used in Russia have a maximum efficiency coefficient of 43 units. Russian sector welded sheet piles RShS2-ST have twice as many (up to 86 units).

Другим недостатком г/к шпунтов является относительно низкий упругий момент, который не достигает даже 6000 см3/м.Another disadvantage of hot-rolled sheet piles is the relatively low elastic moment, which does not even reach 6000 cm 3 /m.

И этому есть объективные причины: существующие балочные станы, на которых катаются г/к шпунты, не позволяют (технологически и экономически) внести требуемые изменения для проката нужных г/к шпунтов.And there are objective reasons for this: the existing beam mills on which hot-rolled sheet piles are rolled do not allow (technologically and economically) to make the required changes for rolling the required hot-rolled sheet piles.

У шпунтов СШК продуманы угловые элементы. Шпунты СШК всегда могут быть произведены с необходимыми параметрами под заказ. Но максимальный упругий момент шпунтов СШК достигает всего 12000 см3/м.The corner elements of SShK tongue and groove sheet piles are well thought out. SShK tongue piles can always be produced with the necessary parameters to order. But the maximum elastic moment of SShK sheet piles reaches only 12000 cm 3 /m.

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 (ГОСТ Р 52664-2010 Шпунт трубчатый сварной).The use of SShST-N with reinforcing linings inside the pipe sector makes it possible to achieve such elastic moments (up to 70,000 cm 3 /m) that cannot be achieved by currently existing ShTS sheet pile walls (GOST R 52664-2010 Welded tubular sheet pile).

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 a reinforced frame , fill the cavity with special imported soil, solve the problem of burying the excavated soil. All this, in addition to being expensive, requires a lot of time, which, for example, is critical for Arctic conditions.

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 linings are not closed systems, to immerse them (even with sectors of large diameters) less powerful equipment can be used than is required for equal-strength walls of the sheet piling system.

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

Отсутствует проблема овальности, которая может присутствовать в ШТС.There is no problem of ovality, which can be present in STS.

Данное преимущество СШСТ-Н, описанное в наиболее близком аналоге (патент RU212082U, публикация: 2022.07.05), характерно для сваи для возведения синусоидальной шпунтовой стенки, представляющей собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, где на боковых кромках корпуса закреплены элементы замкового соединения, отличающейся тем, что в средней части сваи с внутренней ее стороны приварена накладка, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в свае, но имеющий меньшую длину, чем сегмент сваи.This advantage of SShST-N, described in the closest analogue (patent RU212082U, publication: 2022.07.05), is characteristic of a pile for the construction of a sinusoidal sheet pile wall, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by its longitudinal section, where elements are fixed on the side edges of the body a locking connection, characterized in that in the middle part of the pile, on its inner side, an overlay is welded, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal section of the same diameter as that used in the pile, but having a shorter length than the pile segment.

Для прототипа характерен 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 prototype is characterized by a simplified process for constructing a sinusoidal sheet pile wall, which does not require additional reinforcement, reduces the problem of changing the diameter of piles under loads (ovality problem), and reduces the cost of materials during the construction of a sheet pile wall.

Проблемой прототипа является достаточно ограниченная форма шпунтовой стенки, увязанная с круглой формой трубы, которая дает возможность возводить лишь синусоидальную шпунтовую стенку.The problem of the prototype is the rather limited shape of the sheet pile wall, linked to the round shape of the pipe, which makes it possible to build only a sinusoidal sheet pile wall.

Кроме того, транспортировка труб - довольно сложная задача и складирование и перевозка труб менее эффективны, чем отдельных элементов шпунта.In addition, transporting pipes is a rather complex task and storing and transporting pipes is less efficient than individual sheet pile elements.

Для свай СШСТ-Н требуется использование погружательной техники большой мощности из-за наличия накладок, которые не вплотную прилегают к телу сваи (между сваей и трубой имеется щель). Это обстоятельство приводит к закрытой форме соединения секторной полки и накладки, осложняющей погружение.For SSHST-N piles, the use of high-power driving equipment is required due to the presence of linings that do not fit closely to the body of the pile (there is a gap between the pile and the pipe). This circumstance leads to a closed form of connection between the sector shelf and the lining, which complicates immersion.

В этой связи авторами настоящего решения была поставлена задача найти альтернативный вариант сваям СШСТ-Н, который обладает такими же прочностными характеристиками, но при этом был бы более удобный при транспортировке и более технологичный при установке.In this regard, the authors of this solution set the task of finding an alternative option for SShST-N piles, which has the same strength characteristics, but at the same time would be more convenient for transportation and more technologically advanced for installation.

Техническим результатом заявленного решения является шпунт, который:The technical result of the claimed solution is a sheet pile, which:

- имеет высокий упругий момент,- has a high elastic moment,

- в разобранном состоянии компактен и удобен для транспортировки и складирования, - when disassembled, it is compact and convenient for transportation and storage,

- не имеет проблем с овальностью, - has no problems with ovality,

- не требует использования армокаркасов, бетонирования «пробок», утилизации грунта, вынутого из трубы,- does not require the use of reinforced frames, concreting “plugs”, disposal of soil removed from the pipe,

- возможно использование погружательной техники меньшей мощности,- it is possible to use submersible equipment of lower power,

- доступность материалов для шпунта.- availability of materials for sheet piles.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен шпунт корытообразного профиля, представляющий собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, имеющий элементы замкового соединения, отличающийся тем, что боковые стенки шпунта образованы металлическими листами, к торцевой части которых с одного края приварена полка, а элементы замкового соединения приварены к другому торцевому краю металлических листов, причем соединение краев полки и металлических листов выполнено косым стыком, а полка представляет собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы или изогнутый металлический лист.The specified technical result is achieved due to the fact that a sheet pile of a trough-shaped profile is claimed, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by its longitudinal section, having elements of a locking connection, characterized in that the side walls of the tongue are formed by metal sheets, to the end part of which is welded at one edge shelf, and the elements of the locking connection are welded to the other end edge of the metal sheets, and the connection of the edges of the shelf and the metal sheets is made by an oblique joint, and the shelf is a segment of a cylindrical metal pipe or a curved metal sheet obtained by a longitudinal section.

Предпочтительно, в средней части полки с внешней или внутренней ее стороны приварена накладка, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в полке, но имеющий меньшую площадь, чем полка.Preferably, in the middle part of the shelf, on its outer or inner side, a plate is welded, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal section of the same diameter as that used in the shelf, but having a smaller area than the shelf.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На Фиг.1 показан пример составных элементов шпунта согласно заявленного решения.Figure 1 shows an example of the component elements of a tongue and groove according to the claimed solution.

На Фиг.2 показан пример составных элементов шпунта согласно заявленного решения с внешней накладной усиления.Figure 2 shows an example of the component elements of a tongue and groove according to the claimed solution with external reinforcement overhead.

На Фиг.3 показан пример составных элементов шпунта согласно заявленного решения с внутренней накладной усиления.Figure 3 shows an example of the components of a tongue and groove according to the claimed solution with internal reinforcement.

На Фиг.4 показан пример соединения шпунтов замками.Figure 4 shows an example of connecting tongues with locks.

На Фиг.5 показан пример образования шпунтовой стенки на основе заявленного устройства.Figure 5 shows an example of the formation of a sheet pile wall based on the claimed device.

На Фиг.6 и Фиг.7 показаны возможные варианты выполнения косого стыка при сварном соединении полки и боковых стенок.Figure 6 and Figure 7 show possible options for making an oblique joint when welding the flange and side walls.

На Фиг.8 показана диаграмма замещения российских трубошпунтов на решения классических шпунтов РШС-КС.Figure 8 shows a diagram of the replacement of Russian pipe piles with solutions for classic RShS-KS sheet piles.

На чертежах: 1 - металлический лист, 2 - секторная полка, 3 и 4 - замковый элементы, 5 - арматура для сварки, 6 - внешняя накладка, 7 - внутренняя накладка, hsys - высота шпунта, bsys - ширина шпунта, Dc - диаметр полки, tc - толщина полки, tф - толщина боковой стенки, α - угол сектора полки.In the drawings: 1 - metal sheet, 2 - sector shelf, 3 and 4 - locking elements, 5 - fittings for welding, 6 - external lining, 7 - internal lining, h sys - tongue height, b sys - tongue width, D c - flange diameter, t c - flange thickness, t f - side wall thickness, α - flange sector angle.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Заявленное решение - шпунт корытообразного профиля (см. Фиг.1), представляет собой сегмент цилиндрической металлической трубы, полученный ее продольным разрезом, имеющий элементы замкового соединения 3 и 4.The claimed solution - a sheet pile with a trough-shaped profile (see Figure 1), is a segment of a cylindrical metal pipe, obtained by its longitudinal section, having elements of a locking connection 3 and 4.

Новым является то, что боковые стенки шпунта образованы металлическими листами 1, к торцевой части которых с одного края приварена полка 2, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы или изогнутый металлический лист, аналогичный листу 1, но загнутому в вальцах. What is new is that the side walls of the tongue are formed by metal sheets 1, to the end part of which a shelf 2 is welded at one edge, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal section or a curved metal sheet, similar to sheet 1, but bent in rollers.

Изогнутый металлический лист полки может быть получен загибом плоского металлического листа в вальцах. Гибка листового металла на вальцах происходит путем пропуска листа металла (например, листа 1) через вальцы. Постепенно сдвигая их при каждом проходе, получают угол гнутый. При таком методе гибки можно получать цилиндрические поверхности с нужным углом α (см. Фиг.4). При этом лист металла может иметь толщину до 10 мм. Для гибки могут применяться, например, вальцы электро RME-2000х10 мм (см. https://keepler.ru/product/valczy-elektro-sfe-2000h10-mm/). Таким образом, если для создания шпунта можно использовать листы полки толщиной до 10 мм, то можно гнуть тот же металлический лист 1, который берут под боковые стенки. Если же требуется толщина полки tc более 10 мм, используют вырез сектора из трубы.A curved shelf metal sheet can be produced by bending a flat metal sheet in a roller. Bending of sheet metal on rollers occurs by passing a sheet of metal (for example, sheet 1) through the rollers. Gradually moving them with each pass, a bent angle is obtained. With this bending method, it is possible to obtain cylindrical surfaces with the desired angle α (see Figure 4). In this case, the metal sheet can have a thickness of up to 10 mm. For bending, for example, electric rollers RME-2000x10 mm can be used (see https://keepler.ru/product/valczy-elektro-sfe-2000h10-mm/). Thus, if shelf sheets up to 10 mm thick can be used to create a tongue and groove, then the same metal sheet 1 can be bent, which is taken under the side walls. If a shelf thickness tc of more than 10 mm is required, a sector cutout from a pipe is used.

Элементы замкового соединения 3 и 4 приварены к другому торцевому краю металлических листов 1. Соединение краев полки 2 и металлических листов 1 выполнено косым стыком.The elements of the locking connection 3 and 4 are welded to the other end edge of the metal sheets 1. The connection of the edges of the shelf 2 and the metal sheets 1 is made with an oblique joint.

Именно такая конструкция шпунта обеспечивает заявленные результаты.It is this design of the tongue that provides the stated results.

Усиливает упругий момент такое дополнение конструкции, когда в средней части полки с внешней (см. пример на Фиг.2) или внутренней ее стороны (см. пример на Фиг.3) приварена накладка 6 или 7, соответственно, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в полке 1, но имеющий меньшую площадь, чем полка.The elastic moment is enhanced by such an addition to the structure when in the middle part of the shelf from the outer (see example in Fig. 2) or the inner side (see example in Fig. 3) an overlay 6 or 7, respectively, is welded, which is a segment obtained by a longitudinal section a cylindrical metal pipe of the same diameter as that used in shelf 1, but having a smaller area than the shelf.

Заявленный шпунт, как показано на Фиг.1 собирается сварным соединением: элементов замков 3 и 4, металлических листов 1, полки 2. Зоны стыка элементов могут быть сварены с обоих сторон при помощи, например, арматурных стержней 5 или иным известным способом сварки. При использовании внешней 6 или внутренней 7 накладок на полку 1 шпунта накладки 6 и 7 навариваются, как показано на примерах Фиг.2 и Фиг.3, соответственно.The claimed tongue and groove, as shown in Figure 1, is assembled by a welded connection: lock elements 3 and 4, metal sheets 1, flange 2. The junction areas of the elements can be welded on both sides using, for example, reinforcing bars 5 or another known welding method. When using external 6 or internal 7 linings on the shelf 1 of the tongue, the linings 6 and 7 are welded, as shown in the examples of Fig. 2 and Fig. 3, respectively.

Косой стык при соединении краев полки 2 и металлических листов 1 может быть выполнен разным способом, например, как показано на Фиг.6 или на Фиг.7. Выполнения стыка косым обеспечивает увеличение площади соприкосновения между элементами шпунта, что усиливает их прочность соединения при той же толщине материала в отличии от обычного стыка при торцевом срезе под прямым углом к поверхности. Кроме того, соединение деталей встык для пайки элементов 1 и 2 не позволит достичь требуемых результатов упругого момента, поскольку механическая прочность шва при этом оказывается недостаточной, ввиду того что площадь шва такого соединения равна или несколько меньше (за счет усадки припоя при остывании) площади поперечного сечения соединенных деталей, металл которых, как правило, обладает более высокими механическими свойствами, чем материал припоя. Кроме того, препятствием для использования прямого стыкового шва служит необходимость более тщательной подгонки деталей перед пайкой, поскольку толщина листа tф часто не равна толщине трубы tc, если изогнутый лист полки вырезают секторно из нее. А косой шов сварки (косой стык) дает хорошие результаты. The oblique joint when connecting the edges of the shelf 2 and the metal sheets 1 can be made in different ways, for example, as shown in Fig.6 or Fig.7. Making the joint obliquely ensures an increase in the area of contact between the elements of the tongue and groove, which increases their joint strength at the same thickness of the material, in contrast to a conventional joint with an end cut at a right angle to the surface. In addition, connecting parts end-to-end for soldering elements 1 and 2 will not allow achieving the required elastic moment results, since the mechanical strength of the seam is insufficient, due to the fact that the seam area of such a connection is equal to or slightly less (due to shrinkage of the solder during cooling) of the transverse area cross-sections of connected parts, the metal of which, as a rule, has higher mechanical properties than the solder material. In addition, an obstacle to using a straight butt weld is the need to more carefully adjust the parts before soldering, since the thickness of the sheet t f is often not equal to the thickness of the pipe t c if the curved sheet of the shelf is cut out of it in sectors. And oblique welding (oblique joint) gives good results.

Однотипные шпунты могут соединяться между собой замками 3 и 4, как показано на Фиг.4. При множестве подобных соединений шпунты могут образовывать шпунтовую стенку, как показано на примере Фиг.5.The same type of tongues can be connected to each other by locks 3 and 4, as shown in Fig.4. With a variety of similar connections, the tongues can form a sheet pile wall, as shown in the example of Fig. 5.

Одной из особенностей предлагаемых сварных корытных шпунтов с секторной полкой (далее именуемые шпунты РШС-КС) является наличие секторной полки вместо привычной плоской полки, которая существует у всех классических г/к, х/к и сварных корытных шпунтов.One of the features of the proposed welded trough sheet piles with a sector flange (hereinafter referred to as RShS-KS sheet piles) is the presence of a sectored shelf instead of the usual flat shelf, which exists in all classic hot-rolled, cold-rolled and welded trough sheet piles.

Роль секторной полки в шпунтах РШС-КС играет сектор трубы или изогнутый металлический лист, загнутый в вальцах. Сектор полки однозначно определяется центральным углом α, диаметром трубы Dс и толщиной трубы tc. При одинаковых толщинах и у плоской, и у секторной полок собственный упругий момент секторной полки всегда выше собственного упругого момента плоской полки. The role of the sector shelf in RShS-KS sheet piles is played by a pipe sector or a curved metal sheet bent in rollers. The flange sector is uniquely determined by the central angle α, pipe diameter D c and pipe thickness t c . With the same thicknesses of both flat and sector shelves, the self-elastic moment of the sector shelf is always higher than the self-elastic moment of the flat shelf.

Несомненно, масса секторной полки всегда больше массы плоской полки. Но при одинаковом увеличении толщины обеих полок собственные моменты секторных полок, растут быстрее (в некоторых случаях - в разы), чем собственные моменты плоских полок.Undoubtedly, the mass of a sector shelf is always greater than the mass of a flat shelf. But with the same increase in the thickness of both flanges, the natural moments of sector flanges grow faster (in some cases - several times) than the natural moments of flat flanges.

Второй особенностью метода является варьирование значений каждого из параметров шпунта РШС-КС. Варьируя значения каждого из параметров шпунта РШС-КС (tс, tф, Hsys, Dс, α, bsys) при всех сочетаниях их значений, можно получить множество возможных решений для проектируемого корытного шпунта РШС-КС. Каждому из перечисленных параметров соответствует свой диапазон и свой шаг варьирования.The second feature of the method is the variation of the values of each of the parameters of the RShS-KS sheet pile. By varying the values of each of the parameters of the RShS-KS sheet pile (t с , t f , H sys , D с , α, b sys ) for all combinations of their values, it is possible to obtain many possible solutions for the designed RShS-KS sheet pile. Each of the listed parameters has its own range and step of variation.

Принят ряд ограничений на некоторые из входных параметров, с помощью которых можно управлять проектированием шпунтов.A number of restrictions have been adopted on some of the input parameters that can be used to control the design of sheet piles.

Например: tф ≤ tc х hsys ≤ bsys; ∆t = (tc-tф) ≤ 10For example: t f ≤ t c x h sys ≤ b sys ; ∆t = (t c -t f ) ≤ 10

Зная особенности исследуемого объекта, пользователь может дополнить или изменить предложенные ограничения.Knowing the characteristics of the object under study, the user can supplement or change the proposed restrictions.

Входными параметрами являются также желаемые (проектируемые) значения упругого момента Wвх и массы квадратного метра стены Мвх, которые следует достичь с помощью данного метода (с этой целью и варьируются все входные параметры).The input parameters are also the desired (projected) values of the elastic moment W in and the mass of a square meter of wall M in , which should be achieved using this method (all input parameters are varied for this purpose).

Именно свойства секторной полки и определяют эффективность шпунтов РШС-КС в сравнении с решениями подобных равнопрочных шпунтов с плоской полкой. It is the properties of the sector flange that determine the effectiveness of RShS-KS sheet piles in comparison with solutions of similar equal-strength sheet piles with a flat flange.

А варьирование параметров позволяет не пропустить совокупность значений параметров при всех их возможных сочетаниях, при которых эффективность проектируемого шпунта будет наилучшей.And varying the parameters makes it possible not to miss a set of parameter values in all their possible combinations, at which the efficiency of the designed sheet pile will be the best.

Используемый подход перебора всех сочетаний значений варьируемых параметров к поиску решений позволяет не пропустить ни одну комбинацию решений РШС-КС.The used approach of searching through all combinations of values of varied parameters to find solutions makes it possible not to miss a single combination of RSS-KS solutions.

Полученные очередные значения параметров Wвхi, Мвхi, i=1,2…, одновременно удовлетворяющие условиям: Wвхi≥Wвх и Мвхi≤Мвх, заносятся в каталог найденных решений вместе со значениями найденных параметров на данном, очередном, шаге варьирования.The obtained next values of the parameters W in i, M in i, i=1,2..., simultaneously satisfying the conditions: W in i≥W in and M in i≤M in , are entered into the catalog of found solutions along with the values of the found parameters on this, the next step of variation.

Для исследования эффективности сварных классических шпунтов РШС-КС выборочно был замещен ряд некоторых классических г/к шпунтов типа Аz, Аu, Рu, г/к шпунты Л4, Л5-УМ, Л7, ряд сварных шпунтов СШК (СШК-Челябинск) и всероссийские трубошпунты ШТС с диаметрами 630≤D≤1420 с присущими этим диаметрам основными толщинами каждой трубы.To study the effectiveness of welded classic sheet piles RShS-KS, a number of some classic hot-rolled sheet piles of types Az, Au, Pu, hot-rolled sheet piles L4, L5-UM, L7, a number of welded sheet piles SShK (SShK-Chelyabinsk) and all-Russian pipe tongues were selectively replaced ShTS with diameters 630≤D≤1420 with the main thicknesses of each pipe inherent in these diameters.

Во всех случаях коэффициент эффективности у исследуемых (замещаемых) шпунтов был ниже и (или) существенно ниже, чем у корытных замещающих шпунтов РШС-КС (см. таблицы замещения корытных г/к и сварных шпунтов).In all cases, the efficiency coefficient of the studied (replaced) sheet piles was lower and (or) significantly lower than that of the RShS-KS trough replacement sheet piles (see tables of replacement of hot-rolled hot-rolled and welded sheet piles).

Было принято, что коэффициент эффективности Кэфф = W/М показывает, сколько единиц упругого момента доставляет шпунтовой стене каждый кг массы кв. м стены, а также, что замещающее решение имеет массу кв. м стены «не больше», а упругий момент «не меньше», чем у замещаемого решения.It was accepted that the efficiency coefficient Keff = W/M shows how many units of elastic moment each kg of mass per square meter delivers to the sheet pile wall. m of wall, and also that the replacement solution has a mass of sq. m. m of the wall is “no more”, and the elastic moment is “no less” than that of the solution being replaced.

Продемонстрировать эффективность замещающих решений проще (убедительней всего) на примере замещения трубошпунтов ШТС, широко известных и наиболее часто применяемых в нашей стране.It is easier (most convincing) to demonstrate the effectiveness of replacement solutions using the example of replacing ShTS pipe piles, widely known and most often used in our country.

С этой целью для каждого решения ШТС созданы многовариантные примеры замещающих решений РШС-КС (см. часть в таблицах 8 - 10).For this purpose, for each solution of the ShTS, multivariate examples of replacing solutions of the RSS-KS have been created (see part in Tables 8 - 10).

Для поиска решений РШС-КС, замещающих решения ШТС, было сгенерировано и исследовано программным путем порядка 75,4 миллионов возможных решений РШС-КС. Из них только 3117994 решения могут, с той или иной степенью эффективности, заместить 90 выбранных решений российских ШТС. To search for RSS-KS solutions that replace the ShTS solutions, about 75.4 million possible RSS-KS solutions were generated and studied programmatically. Of these, only 3,117,994 solutions can, with varying degrees of efficiency, replace the 90 selected solutions of Russian ShTS.

При таком количестве решений довольно затруднительно оценить эффективность выбранных замещающих решений РШС-КС. Поэтому из каждого многотысячного каталога РШС-КС, замещающего «свой ШТС», было выбрано одно решение с минимальной массой (минМ) и соответствующим ей упругим моментом (минW). Затем из этого же каталога выбираем второе решение, но уже с максимальным упругим моментом (махW) и соответствующей этому моменту массой (махМ).With such a number of solutions, it is quite difficult to assess the effectiveness of the selected replacement solutions for RSS-KS. Therefore, from each multi-thousand catalog of RShS-KS, replacing “its own ShTS”, one solution with the minimum mass ( min M) and the corresponding elastic moment ( min W) was selected. Then from the same catalog we select the second solution, but with the maximum elastic moment ( max W) and the mass corresponding to this moment ( max M).

Из этих выбранных 180 решений в координатах W и М построена диаграмма выбранных замещающих решений РШС-КС плюс, для сравнения, диаграмма решений собственно самих ШТС состоящая из 90 решений (см. диаграмму на Фиг.8).From these selected 180 solutions in coordinates W and M, a diagram of the selected replacement solutions of the RSS-KS plus, for comparison, a diagram of the solutions of the ShTS itself, consisting of 90 solutions, was constructed (see the diagram in Fig. 8).

Даже с таким небольшим количеством выбранных решений РШС-КС сразу становится очевидным, что какое бы решение из ШТС ни было бы взято, всегда найдется множество решений РШС-КС, у которых массы «не больше», а упругие моменты «не меньше», чем у решений ШТС. Это и означает, что коэффициенты эффективности решений РШС-КС всегда выше, чем коэффициенты эффективности решений ШТС.Even with such a small number of selected RShS-KS solutions, it immediately becomes obvious that no matter what solution from the ShTS is taken, there will always be many RShS-KS solutions whose masses are “no more” and whose elastic moments are “no less” than at the ShTS solutions. This means that the efficiency coefficients of RSS-KS solutions are always higher than the efficiency coefficients of ShTS solutions.

Для более детальной, количественной оценки преимущества решений РШС-КС, замещающих решения ШТС, удобно использовать таблицы экспресс-характеристик замещения ШТС (см. таблицы 8-10 замещения шпунтов).For a more detailed, quantitative assessment of the advantages of RShS-KS solutions replacing ShTS solutions, it is convenient to use tables of express characteristics of replacing ShTS (see tables 8-10 for replacing sheet piles).

Каждая экспресс-таблица отражает замещения ШТС одного диаметра трубы, но со всеми основными, присущими этому диаметру, толщинами.Each express table reflects substitutions for pipes of one pipe diameter, but with all the main thicknesses inherent in this diameter.

В каждой экспресс-таблице представлено три способа замещения каждого решения ШТС на решения РШС-КС:Each express table presents three ways to replace each ShTS solution with RShS-KS solutions:

- замещение с целью максимальной экономии массы кв.м стены. При этом замещении упругие моменты РШС-КС близки к упругим моментам ШТС, но не меньше, чем упругие моменты исследуемого ШТС, а массы существенно (от 20% до 41,4%) меньше, чем массы решений ШТС;- replacement in order to maximize mass savings per square meter of wall. With this substitution, the elastic moments of the RSS-KS are close to the elastic moments of the ShTS, but not less than the elastic moments of the studied ShTS, and the masses are significantly (from 20% to 41.4%) less than the masses of the ShTS solutions;

- замещения с целью достижения максимально возможных упругих моментов. При этом упругие моменты замещающих решений РШС-КС имеют превышения до 191%, а массы близки, но не больше, чем массы соответствующих ШТС;- replacement in order to achieve the maximum possible elastic moments. In this case, the elastic moments of the replacement solutions of the RSS-KS exceed by up to 191%, and the masses are close, but not more than the masses of the corresponding ShTS;

- замещения решений ШТС на решения РШС-КС с минимально возможной высотой h=Hsys/2 одного корытного шпунта. При этом массы замещающих решений РШС-КС очень близки к массам замещаемых ШТС, но не больше, чем у ШТС. Упругие моменты так же очень близки к упругим моментам ШТС, но не меньше последних.- replacing ShTS solutions with RShS-KS solutions with the minimum possible height h=H sys /2 of one trough sheet pile. In this case, the masses of the replacing solutions of the RSS-KS are very close to the masses of the replaced ShTS, but not more than that of the ShTS. The elastic moments are also very close to the elastic moments of the ShTS, but no less than the latter.

Минимально возможная высота решений РШС-КС всегда меньше радиуса трубы замещаемого ШТС.The minimum possible height of the RShS-KS solutions is always less than the radius of the pipe of the replaced ShTS.

При всех замещениях девяноста решений шпунтов ШТС на решения РШС-КС коэффициенты эффективности последних всегда больше или существенно больше (Кэфф - до 55,7 единиц), чем у соответствующих решений ШТС, у которых максимальный коэффициент эффективности всего 43 единицы.With all the substitutions of ninety solutions of ShTS sheet piles with RShS-KS solutions, the efficiency coefficients of the latter are always greater or significantly greater ( Keff - up to 55.7 units) than those of the corresponding ShTS solutions, which have a maximum efficiency coefficient of only 43 units.

Для удобства сравнения в каждой таблице экспресс замещений ШТС представлены «родные» значения соответствующих ШТС.For ease of comparison, each table of express substitutions of ShTS presents the “native” values of the corresponding ShTS.

Корытные шпунты РШС-КС с минимально возможными высотами h менее подвержены деформациям, чем равнопрочные, но более высокие шпунты РШС-КС.RShS-KS trough sheet piles with the minimum possible heights h are less susceptible to deformation than equal-strength but higher RShS-KS sheet piles.

На самом деле преимущество шпунтов РШС-КС с минимально возможной высотой шпунта заключается ещё и в том, что эти шпунты, как правило, с более толстыми боковыми стенками и с более толстыми секторами полок. А вот экономия масс таких шпунтов-крепышей с минимально возможной высотой шпунта незначительна. In fact, the advantage of RShS-KS tongue and groove sheet piles with the minimum possible sheet pile height also lies in the fact that these sheet piles, as a rule, have thicker side walls and thicker flange sectors. But the mass savings of such strong sheet piles with the minimum possible sheet pile height are insignificant.

Но зато это не труба как у прототипа, а корытообразный шпунт. И корыто с относительно толстыми боковыми стенками и секторными полками при минимально возможной высоте корытных шпунтов РШС-КС.But this is not a pipe like the prototype, but a trough-shaped sheet pile. And a trough with relatively thick side walls and sector shelves with the minimum possible height of trough tongues RShS-KS.

Так как РШС-КС – корытные шпунты, то в отличие от трубошпунтов ШТС, при использовании РШС-КС в условиях полярной ночи (когда зачастую за минус 40°), не требуется «лечить пробки». То есть не нужно варить армокаркасы, не нужно вынимать грунт из труб, не надо утилизировать этот грунт, не надо бетонировать «пробки» (да еще при положительной температуре в трубе). А перед этим не нужно «возить воздух» до места установки будущих причалов (т.е. возить трубы) и не надо бороться с овальностью, поскольку транспортировка в разобранном виде элементов заявленного шпунта РШС-КС достаточно проста, они компактно укладываются и транспортируются с минимальными транспортными расходами. А овальность решается наличием сектора (части трубы или изогнутого листа), которая приваривается при косом стыке на торец боковой стенки, что исключает потребность установки дополнительных упоров или накладок как в прототипе в виде обязательных элементов шпунта.Since RShS-KS are trough sheet piles, unlike ShTS pipe piles, when using RShS-KS in polar night conditions (when it is often below minus 40°), there is no need to “treat plugs”. That is, there is no need to weld reinforced frames, no need to remove soil from pipes, no need to dispose of this soil, no need to concrete “plugs” (and even at a positive temperature in the pipe). And before this, there is no need to “carry air” to the installation site of future berths (i.e., transport pipes) and there is no need to struggle with ovality, since disassembled transportation of the elements of the stated sheet pile RShS-KS is quite simple, they are compactly stacked and transported with minimal transport costs. And ovality is solved by the presence of a sector (part of a pipe or curved sheet), which is welded at an oblique joint to the end of the side wall, which eliminates the need to install additional stops or overlays as in the prototype in the form of mandatory tongue and groove elements.

Накладки могут устанавливаться, как описано выше с целью усиления упругого момента или тогда, когда толщина полки мала (т.е. когда используется труба недостаточной толщины стенки или тонкая труба малого диаметра). Overlays can be installed as described above to enhance the elastic moment or when the thickness of the flange is small (i.e. when a pipe of insufficient wall thickness or a thin pipe of small diameter is used).

Следовательно, для таких шпунтов существенно меньше проблем с забивкой из-за уплотнения грунта и не нужна тяжелая забивательная техника, нет завышенных требований к замкам.Consequently, for such sheet piles there are significantly fewer problems with driving due to soil compaction and there is no need for heavy driving equipment; there are no excessive requirements for locks.

Шпунты РШС-КС также являются абсолютной альтернативой шпунтам ШТС, которые, при всех их достоинствах довольно затратны не только по стоимости работ и перевозок, но затратны и по времени обустройства шпунтовых стен из трубошпунтов (особенно в Арктике).RShS-KS sheet piles are also an absolute alternative to ShTS sheet piles, which, with all their advantages, are quite expensive not only in terms of the cost of work and transportation, but also costly in terms of the time it takes to construct sheet pile walls from pipe tongue and groove (especially in the Arctic).

Ниже, для доказательства эффективности решений шпунтов РШС-КС, прилагаются также таблицы замещений других различных типов шпунтов, в том числе и решениями РСШ-КС с накладками (см. таблицы 1-7).Below, to prove the effectiveness of the RShS-KS sheet pile solutions, tables of substitutions for other various types of sheet piles, including RShS-KS solutions with overlays, are also attached (see Tables 1-7).

Как показывают примеры таблиц, применение шпунтов РШС-КС позволяет достичь таких упругих моментов W, которые невозможно достичь даже шпунтовыми стенами ШТС. И тем более, существующими г/к и существующими сварными корытными шпунтами.As the example tables show, the use of RShS-KS sheet piles makes it possible to achieve such elastic moments W that cannot be achieved even with ShTS sheet pile walls. And even more so, with existing hot-rolled and existing welded trough sheet piles.

Шпунты РШС-КС своими значениями W перекрывают всю линейку (весь диапазон) упругих моментов известных корытных шпунтов и шпунтов ШТС вплоть до упругого момента W=25000 см3/м. И количество перекрывающих решений огромно.RShS-KS sheet piles with their W values cover the entire line (entire range) of elastic moments of the known trough sheet piles and ShTS sheet piles up to the elastic moment W=25000 cm 3 /m. And the number of overlapping solutions is enormous.

Корытные шпунты РШС-КС успешно замещают (оптимизируют) шпунты ШТС. В зависимости от постановки задачи замещение можно осуществить тремя способами:RShS-KS trough sheet piles successfully replace (optimize) ShTS sheet piles. Depending on the problem statement, substitution can be carried out in three ways:

- замещение с целью экономии массы (экономия масс варьируется в пределах от 20% до 41,1% без понижения упругих моментов ШТС);- replacement in order to save mass (mass savings vary from 20% to 41.1% without reducing the elastic moments of the ShTS);

- замещение с целью достижения максимально возможных упругих моментов, приращение которых составляет от 17,84% до 191,2% (при этом массы кв. м стены остаются чуть меньше, чем соответствующие массы замещаемых ШТС);- replacement in order to achieve the maximum possible elastic moments, the increment of which ranges from 17.84% to 191.2% (at the same time, the masses of the square meter of the wall remain slightly less than the corresponding masses of the replaced STS);

- замещения решений ШТС на решения корытных шпунтов РШС-КС с минимально возможной высотой h (одного шпунта). При этом массы замещаемых решений всегда остаются чуть меньше (или практически совпадают) с массами соответствующих ШТС, а упругие моменты всегда не меньше соответствующих моментов «родных» решений ШТС.- replacing ShTS solutions with solutions for RShS-KS trough sheet piles with the minimum possible height h (one sheet pile). In this case, the masses of the replaced solutions always remain slightly less (or practically coincide) with the masses of the corresponding STS, and the elastic moments are always no less than the corresponding moments of the “native” STS solutions.

Для производства шпунтов РШС-КС всегда достаточно использования только российских комплектующих (доступность материалов), вследствие использования листов под боковые стенки и частей труб под полки.For the production of RShS-KS sheet piles, it is always sufficient to use only Russian components (availability of materials), due to the use of sheets for the side walls and parts of pipes for the shelves.

Таким образом, шпунты РШС-КС являются эффективным решением для реализации программы импортозамещения и обладают высоким потенциалом для экспорта.Thus, RShS-KS sheet piles are an effective solution for implementing the import substitution program and have high potential for export.

Применение усиливающих накладок в шпунтах РШС-Кс обуславливает резкое увеличение эффективности замещающих корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой.The use of reinforcing linings in RShS-KS sheet piles causes a sharp increase in the efficiency of the replacement RShS-KS trough sheet piles with a sector flange.

Увеличенное межзамковое расстояние bsys в сравнении с прототипом (для аналогичных форм возведения шпунтовой стенки, что в прототипе характерно при синусоидальной шпунтовой стенки из свай с углом сегмента 270 градусов), позволяет ускорить погружение шпунта, снизить количество материалов для покраски из-за меньшего периметра и увеличить водонепроницаемость вследствие меньшего количества замков на метр шпунтовой стены.The increased interlock distance b sys in comparison with the prototype (for similar forms of construction of a sheet pile wall, which in the prototype is typical for a sinusoidal sheet pile wall made of piles with a segment angle of 270 degrees), allows for faster insertion of the sheet pile, reducing the amount of materials for painting due to the smaller perimeter and increase water resistance due to fewer locks per meter of sheet pile wall.

Несмотря на большую ширину одного шпунта, энергия, необходимая для погружения свай с бóльшим межзамковым расстоянием, остаётся на прежнем уровне благодаря сглаженной и открытой форме соединения стенки и секторной полки.Despite the large width of one sheet pile, the energy required to drive piles with a larger interlocking distance remains the same thanks to the smooth and open shape of the connection between the wall and the sector flange.

Ниже представлен новый тип многовариантных сварных корытных шпунтов с секторной полкой. Дан сравнительный анализ основных прочностных характеристик целого ряда широко известных г/к, сварных шпунтов и замещающих шпунтов РШС-КС, в том числе и всех трубошпунтов ШТС. Below is a new type of multi-variant welded trough sheet piles with a sector flange. A comparative analysis of the main strength characteristics of a number of well-known hot-rolled, welded sheet piles and replacement sheet piles RShS-KS, including all ShTS pipe piles, is given.

Заявленные шпунты РШС-КС эффективно замещают всю линейку упругих моментов до W=25000 см3/м включительно. The declared RShS-KS sheet piles effectively replace the entire range of elastic moments up to W=25000 cm 3 /m inclusive.

Таблица 1. Примеры решений сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой для замещения г/к шпунта Л5-УМ при параметрах шпунта Л5-УМ: М=227,8 кг/м2, W=3555 см3/м, kэфф=15,6; tфл=11 мм; tп=23 мм; Hsys=430 мм (где tфл - толщина боковой стенки, tп - толщина полки).Table 1. Examples of solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange for replacing hot-rolled sheet piles L5-UM with sheet pile parameters L5-UM: M=227.8 kg/m 2 , W=3555 cm 3 /m, k eff =15.6; t fl =11 mm; t p =23 mm; H sys =430 mm (where t fl is the thickness of the side wall, t p is the thickness of the shelf).

Согласно таблице 1 результат по примерам замещения: экономия масс - до 17.9%, превышение упругого момента от 33,6 до 63,3%.According to Table 1, the result for the examples of substitution: mass savings - up to 17.9%, excess of the elastic moment from 33.6 to 63.3%.

Таблица 2. Примеры решений сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой для замещения г/к шпунта Л5-УМ 550 ≤ bsys ≤ 750 при параметрах шпунта Л5-УМ: М=227,8 кг/м2, W=3555 см3/м, kэфф= 15,6; tфл=11 мм; tп=23 мм (где tфл - толщина боковой стенки, tп - толщина полки). Table 2. Examples of solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange to replace the hot-rolled sheet pile L5-UM 550 ≤ bsys ≤ 750 with the parameters of the sheet pile L5-UM: M=227.8 kg/m 2 , W=3555 cm 3 /m, keff = 15.6; t fl =11 mm; t p =23 mm (where t fl is the thickness of the side wall, t p is the thickness of the shelf).

Согласно таблице 2 результат по примерам замещения: экономия масс - от 18,2 до 29,7%, превышение упругого момента от 64,9 до 142,6%.According to Table 2, the result for the examples of substitution: mass savings - from 18.2 to 29.7%, excess of the elastic moment from 64.9 to 142.6%.

Таблица 3. Примеры решений сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой для замещения г/к шпунта Л4 при параметрах шпунта Л4: М = 185 кг/м2, W = 2200 см3/м, J = 37837, kэфф = 11,9; tфл = 9.5 мм; tc = 14.8 мм; Hsys = 409 мм (где tфл - толщина боковой стенки, tп - толщина полки).Table 3. Examples of solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange for replacing hot-rolled sheet piles L4 with sheet pile parameters L4: M = 185 kg/m 2 , W = 2200 cm 3 /m, J = 37837, keff = 11 ,9; t fl = 9.5 mm; t c = 14.8 mm; H sys = 409 mm (where t fl is the thickness of the side wall, t p is the thickness of the shelf).

Согласно таблице 3 результат по примерам замещения: экономия масс - от 5,6 до 33,2%, превышение упругого момента от 25,1 до 217,5%.According to Table 3, the result for the examples of substitution: mass savings - from 5.6 to 33.2%, excess of the elastic moment from 25.1 to 217.5%.

Таблица 4. Примеры замещения сварного корытного шпунта СШК35-500 (Челябинск) на решения РШС-КС.Table 4. Examples of replacing welded trough sheet pile SShK35-500 (Chelyabinsk) with RShS-KS solutions.

вариантoption ТипType Hsys высота пары шпунтов в сборе, ммH sys height of a pair of tongues assembled, mm bsys межзамковое расстояние одного шпунта, ммb sys interlock distance of one tongue, mm Толщина фланца tф, ммFlange thickness tf , mm Диаметр сектора полки шпунта D, ммDiameter of the tongue flange sector D, mm Толщина сектора tс, ммSector thickness t s , mm Угол сектора полки α, градусFlange sector angle α, degree β, градусβ, degree F, см2F, cm 2 /m М, кг/мM, kg/m J, см4J, cm 4 /m W, см3W, cm 3 /m Кэфф,K eff , Экономия по массе, %Weight savings, % СШК 35-500SShK 35-500 430430 500500 1010 2020 216,6216.6 7596875968 3 5333,533 16,316.3 -- 11 РШС-КСRShS-KS 490490 500500 1010 820820 2020 6060 72,372.3 275,3275.3 216,1216.1 8661486614 3 5353 535 16,416.4 0,20.2 22 РШС-КСRShS-KS 510510 500500 1010 720720 2121 6060 66,966.9 271,0271.0 212,7212.7 9056590565 3 5523,552 16,716.7 1,81.8 33 РШС-КСRShS-KS 530530 500500 1010 720720 2020 6060 68,168.1 267,8267.8 210,2210.2 9568195681 3 6113 611 17,217.2 2,92.9 44 РШС-КСRShS-KS 550550 500500 1010 630630 2121 6060 64,464.4 264,4264.4 207,5207.5 9915099150 3 6053 605 17,417.4 4,24.2 55 РШС-КСRShS-KS 560560 500500 1010 630630 2020 6060 65,165.1 260,3260.3 204,3204.3 9993599935 3 5693,569 17,517.5 5,75.7 66 РШС-КСRShS-KS 580580 500500 1010 530530 2222 6060 61,461.4 259,6259.6 203,8203.8 103850103850 3 5813,581 17,617.6 5,95.9 77 РШС-КСRShS-KS 590590 500500 1010 530530 2121 6060 62,162.1 256,4256.4 201,3201.3 104875104875 3 5553 555 17,717.7 7,17.1 88 РШС-КСRShS-KS 620620 500500 1010 430430 2323 6060 59,559.5 254,6254.6 199,8199.8 109875109875 3 5443,544 17,717.7 7,77.7 99 РШС-КСRShS-KS 640640 500500 1010 430430 2222 6060 60,660.6 254,2254.2 199,6199.6 115532115532 3 6103 610 18,118.1 7,97.9 1010 РШС-КСRShS-KS 650650 500500 1010 430430 2121 6060 61,261.2 252,1252.1 197,9197.9 116699116699 3 5913 591 18,118.1 8,68.6 11eleven РШС-КСRShS-KS 700700 500500 1010 325325 2323 6060 59,759.7 250,8250.8 196,9196.9 125470125470 3 5853 585 18,218.2 9,19.1 1212 РШС-КСRShS-KS 730730 500500 1010 325325 2020 6060 61,361.3 247,8247.8 194,5194.5 130182130182 3 5673,567 18,318.3 10,210.2 1313 РШС-КСRShS-KS 870870 500500 1010 325325 2121 6060 65,665.6 275,6275.6 216,4216.4 207041207041 4 7604,760 22,022.0 0,10.1

Таблица 5. Примеры решений сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой для замещения некоторых шпунтов типа AZ, AU, PU.Table 5. Examples of solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange for replacing some sheet piles of types AZ, AU, PU.

Согласно таблице 5 результат по примерам замещения: экономия масс - от 6 до 30%, превышение упругого момента от 10 до 154%.According to Table 5, the result for the examples of substitution: mass savings - from 6 to 30%, excess of the elastic moment from 10 to 154%.

Таблица 6. Замещение некоторых решений СШК на решения сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой.Table 6. Replacement of some SShK solutions with solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange.

Таблица 7. Некоторые варианты решений сварных корытных шпунтов РШС-КС с секторной полкой для замещения шпунта Л5УМ с bsys=1000 мм. Параметры шпунта Л5-УМ: М = 227,8 кг/м2, W= 3555 см3/м, kэфф= 15,6; tфл=11 мм; tп=23 мм; Hsys = 430 мм.Table 7. Some solutions for welded trough sheet piles RShS-KS with a sector flange to replace the sheet pile L5UM with bsys = 1000 mm. Parameters of sheet pile L5-UM: M = 227.8 kg/ m2 , W= 3555 cm3 /m, keff = 15.6; t fl =11 mm; t p =23 mm; H sys = 430 mm.

Множество решений шпунтов РШС2-КС получено в результате варьирования значений каждого из его параметров при всех возможных сочетаниях параметров. Каждому параметру соответствует свой диапазон и свой шаг изменения. Приняты ограничения : ∆t= tc -tф ≤ 10; hкс ≤ bsys ; 11≤ tф ≤ 28; 12 ≤ tс ≤ 28. Исключались решения, при которых Wкс < Wштс и (или) Мкс > МштсThe set of solutions for RShS2-KS sheet piles was obtained as a result of varying the values of each of its parameters for all possible combinations of parameters. Each parameter has its own range and step of change. The following restrictions are accepted: ∆t= tc -tф ≤ 10; hкс ≤ bsys; 11≤ tf ≤ 28; 12 ≤ tс ≤ 28. Solutions were excluded for which Wks < Wshts and (or) Mks > Mshts

Результаты показаны в таблице 8.The results are shown in Table 8.

Обозначения в таблице:Designations in the table:

экон М %econ M % экономия массы в замещающем решении РШС -КС в сравнении с массой замещаемого решения ШТСmass savings in the replacement solution RShS-KS in comparison with the mass of the replaced solution ShTS Мh M h масса в замещающем решении РШС-КС с минимальной высотой одного шпунта hкс mass in the replacement solution RShS-KS with a minimum height of one sheet pile h ks Wh W h упругий момент в замещающем решении РШС-КС с минимальной высотой одного шпунта hкс elastic moment in the replacement solution RShS-KS with a minimum height of one sheet pile h ks мин Кэффкс = мин Wкс/мин Мкс; макс. Кэффкс = макс. Wкс/макс. Мкс; Кэффh = Wh/ Мh; Кэффштс = Wштс/ Мштс min Keff ks = min W ks /min M ks ; Max. Keff ks = max. W x /max. M x ; Keff h = W h / Mh; Keff pcs = W pcs / M pcs bsys , ммb sys , mm межзамковое расстояние проектируемого классического шпунтаinterlock distance of the designed classic tongue and groove hкс , ммh ks , mm минимально возможная высота одного замещающего шпунта РШС-КС. (Всегда : hкс ≤ bsys)the minimum possible height of one replacement sheet pile RShS-KS. (Always: h ks ≤ b sys ) tс , ммt s , mm толщина сектора (полки) шпунтаthickness of the sector (flange) of the tongue tф , мм tf , mm толщина фланца шпунтаtongue flange thickness α, град.α, deg. центральный угол секторной полки с диаметром Dccentral angle of a sector shelf with diameter Dc Dc, ммDC, mm диаметр полки сектораsector flange diameter

Таблица 8. Экспресс-характеристика замещения трубошпунта ШТС 630х(7:14) с bsys=750 на сварные корытные шпунтовые решения РШС-КС с секторными полками.Table 8. Express characteristics of replacing ShTS 630x(7:14) pipe sheet piles with bsys=750 with welded trough sheet pile solutions RShS-KS with sector shelves.

ШТСShTS замещающие решения РШС-КС с мин Мкс replacement solutions RShS-KS with min M ks замещающие решения РШС-КС с макс. Wкс replacement solutions RShS-KS with max. W x замещающие решения РШС-КС с мин hкс replacement solutions RShS-KS with min h ks замещаемые решения ШТСreplaceable ShTS solutions прочие параметры в замещающих решенияхother parameters in replacement solutions эконом M %economy M % мин Мкс (кг/м2)min M ks (kg/m 2 ) мин Wкс (см3/м)min W x (cm 3 /m) мин Кэффкс min kaff ks макс. Мкс (кг/м2)Max. M ks (kg/m 2 ) макс. Wкс (см3/м)Max. Wks (cm 3 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks мин hкс (мм)min h x (mm) Мh (кг/м2)Mh (kg/ m2 ) Wh (см3/м)Wh (cm 3 /m) Кэффh Keff h Мштс (кг/м2)M pcs (kg/m 2 ) Wштс (см3/м)W pcs (cm 3 /m) Кэффштс Kaff shts макс. Jкс (см4/м)Max. J x (cm 4 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks кол-во решений КСnumber of decisions of the Constitutional Court 630*7630*7 2020 143,4143.4 30733073 21,421.4 179,1179.1 54935493 30,730.7 250250 179,1179.1 30883088 17,217.2 179,24179.24 30593059 17,0617.06 323708323708 30,730.7 1619816198 630*8630*8 20,920.9 159,2159.2 34943494 21,921.9 201,1201.1 64476447 32,132.1 255255 200,7200.7 35453545 17,717.7 201,21201.21 34793479 17,317.3 331405331405 28,928.9 1171811718 630*8630*8 28,728.7 143,4143.4 30733073 21,421.4 200,7200.7 71967196 35,935.9 250250 178,14178.14 30593059 11,311.3 201,21201.21 34793479 17,317.3 323708323708 28,928.9 1619816198 630*9630*9 29,829.8 156,7156.7 39013901 24,924.9 222,7222.7 91369136 4141 250250 222,7222.7 38973897 17,517.5 223,1223.1 38953895 17,517.5 680602680602 4141 6299262992 630*10630*10 29,629.6 172,4172.4 43644364 25,325.3 244,5244.5 1016910169 41,641.6 255255 244,4244.4 43544354 17,817.8 244,93244.93 43074307 17,617.6 757577757577 41,641.6 7186271862 630*11630*11 33,333.3 177,8177.8 47394739 26,726.7 266,6266.6 1211912119 45,545.5 260260 266,3266.3 48244824 18,118.1 266,69266.69 47154715 17,717.7 908932908932 45,545.5 101803101803 630*12630*12 36,436.4 183,3183.3 51195119 27,927.9 287,9287.9 1392913929 48,448.4 260260 286,6286.6 51615161 1818 288,37288.37 51195119 17,7517.75 10446901044690 48,448.4 130883130883 630*13630*13 39,139.1 188,8188.8 55265526 29,329.3 309,4309.4 1574215742 50,950.9 270270 305,7305.7 56545654 18,518.5 309,98309.98 55195519 17,817.8 11806461180646 50,950.9 3850938509 630*14630*14 41,441.4 194,4194.4 59375937 30,530.5 327,7327.7 1722817228 52,652.6 280280 329,5329.5 60516051 18,418.4 331,52331.52 59165916 17,8517.85 12920721292072 52,652.6 178111178111 суммарное кол-во удовлетворительных решений →total number of satisfactory solutions → ∑∑=636188∑∑=636188

Таблица 9. Экспресс-характеристика замещения ШТС 1020х(9:20) с bsys=750 на сварные корытные шпунтовые решения РШС-КС с секторными полками. Table 9. Express characteristics of replacing ShTS 1020x(9:20) with b sys =750 with welded trough sheet pile solutions RShS-KS with sector shelves.

ШТСShTS замещающие решения РШС-КС с мин Мкс replacement solutions RShS-KS with min M ks замещающие решения РШС-КС с макс. Wкс replacement solutions RShS-KS with max. W x замещающие решения РШС-КС с мин hкс replacement solutions RShS-KS with min h ks замещаемые решения ШТСreplaceable ShTS solutions прочие параметры в замещающих решенияхother parameters in replacement solutions эконом M %economy M % мин Мкс (кг/м2)min M ks (kg/m 2 ) мин Wкс (см3/м)min W x (cm 3 /m) мин Кэффкс min kaff ks макс. Мкс (кг/м2)Max. M ks (kg/m 2 ) макс. Wкс (см3/м)Max. W x (cm 3 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks мин hкс (мм)min h x (mm) Мh (кг/м2)M h (kg/m 2 ) Wh (см3/м)W h (cm 3 /m) Кэффh Keff h Мштс (кг/м2)M pcs (kg/m 2 ) Wштс (см3/м)W pcs (cm 3 /m) Кэффштс Kaff shts макс. Jкс (см4/м)Max. J x (cm 4 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks РШС-КСRShS-KS 1020*91020*9 8,58.5 203,7203.7 66456645 32,6232.62 222,4222.4 81778177 36,836.8 430430 222,5222.5 66636663 29,929.9 222,65222.65 66316631 29,7829.78 576547576547 36,836.8 38703870 1020*101020*10 13,313.3 212,7212.7 73737373 34,734.7 245,3245.3 1024010240 41,741.7 420420 243,8243.8 74117411 30,430.4 245,49245.49 73467346 29,9229.92 757577757577 41,741.7 1186311863 1020*111020*11 17,517.5 221,2221.2 80828082 36,536.5 268,2268.2 1226112261 45,745.7 420420 265,4265.4 81238123 30,630.6 268,29268.29 80578057 30,0330.03 919575919575 45,745.7 2145121451 1020*121020*12 21,221.2 229,4229.4 87708770 38,238.2 290,8290.8 1410614106 48,548.5 420420 286,9286.9 88248824 30,830.8 291,05291.05 87648764 30,1130.11 10509531050953 48,548.5 3058430584 1020*131020*13 24,424.4 237,3237.3 94939493 40,040.0 311,8311.8 1591015910 5151 425425 313,8313.8 94689468 30,230.2 313,76313.76 94669466 30,1730.17 11932131193213 51,051.0 3845438454 1020*141020*14 27,327.3 244,5244.5 1016910169 41,641.6 335,6335.6 1788317883 53,353.3 430430 331,0331.0 1027510275 31,031.0 336,42336.42 1016410164 30,2130.21 13411971341197 53,353.3 4483244832 1020*151020*15 29,629.6 252,9252.9 1088510885 43,043.0 356,2356.2 1883018830 52,952.9 430430 358,3358.3 1103111031 30,830.8 359,04359.04 1085810858 30,2430.24 14122531412253 53,353.3 4961649616 1020*161020*16 31,831.8 260,2260.2 1155411554 44,444.4 376,7376.7 1977219772 52,552.5 440440 380,4380.4 1158511585 30,530.5 381,61381.61 1154811548 30,2630.26 14829261482926 53,353.3 5260552605 1020*171020*17 33,633.6 268,2268.2 1226112261 45,745.7 397,2397.2 2071020710 52,152.1 455455 399,8399.8 1230212302 30,830.8 404,14404.14 1223312233 30,2730.27 15532161553216 52,152.1 5371753717 1020*181020*18 35,035.0 277,1277.1 1291712917 46,646.6 417,7417.7 2164221642 51,851.8 465465 424,6424.6 1292512925 30,430.4 426,62426.62 1291512915 30,2730.27 16231261623126 53,353.3 5283052830 1020*191020*19 36,536.5 285,0285.0 1366213662 47,847.8 449,0449.0 2263922639 50,450.4 480480 446,6446.6 1372013720 30,730.7 449,05449.05 1359213592 30,2730.27 16926551692655 53,353.3 4999249992 1020*201020*20 37,837.8 293,1293.1 1432514325 48,948.9 471,1471.1 2378023780 50,550.5 495495 455,4455.4 1437814378 31,631.6 471,44471.44 1426514265 30,2630.26 17834871783487 53,353.3 4554145541 суммарное кол-во удовлетворительных решений →total number of satisfactory solutions → ∑∑=455355∑∑=455355

Таблица 10. Экспресс-характеристика замещения ШТС 1420х(11:20) с bsys=750 на сварные корытные шпунтовые решения РШС-КС с секторными полками.Table 10. Express characteristics of replacing ShTS 1420x(11:20) with bsys=750 with welded trough sheet pile solutions RShS-KS with sector shelves.

ШТСShTS замещающие решения РШС-КС с мин Мкс replacement solutions RShS-KS with min M ks замещающие решения РШС-КС с макс. Wкс replacement solutions RShS-KS with max. W x замещающие решения РШС-КС с мин hкс replacement solutions RShS-KS with min h ks замещаемые решения ШТСreplaceable ShTS solutions прочие параметры в замещающих решенияхother parameters in replacement solutions эконом M %economy M % мин Мкс (кг/м2)min M ks (kg/m 2 ) мин Wкс (см3/м)min W x (cm 3 /m) мин Кэффкс min kaff ks макс. Мкс (кг/м2)Max. M ks (kg/m 2 ) макс. Wкс (см3/м)Max. W x (cm 3 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks мин hкс (мм)min h x (mm) Мh (кг/м2)M h (kg/m 2 ) Wh (см3/м)W h (cm 3 /m) Кэффh Keff h Мштс (кг/м2)M pcs (kg/m 2 ) Wштс (см3/м)W pcs (cm 3 /m) Кэффштс Kaff shts макс. Jкс (см4/м)Max. J x (cm 4 /m) макс. Кэффкс Max. Kaff ks РШС-КСRShS-KS 1420*111420*11 3,33.3 260,2260.2 1155411554 44,444.4 269,0269.0 1231412314 45,845.8 655655 267,0267.0 1153011530 43,1843.18 269,06269.06 1150011500 42,7442.74 754555754555 43,143.1 281281 1420*121420*12 77 272,0272.0 1256712567 46,246.2 291,9291.9 1424314243 48,848.8 600600 291,3291.3 1260212602 43,143.1 292,33292.33 1251912519 42,8242.82 10681981068198 48,848.8 12851285 1420*131420*13 9,79.7 285285 1362213622 47,847.8 314,8314.8 1617216172 51,451.4 575575 314,9314.9 1362013620 43,343.3 315,56315.56 1353313533 42,8842.88 12128981212898 51,451.4 26192619 1420*141420*14 12,712.7 295,7295.7 1459214592 49,349.3 338,0338.0 1813218132 53,653.6 565565 334,5334.5 1458514585 43,643.6 338,76338.76 1454314543 42,9342.93 13598941359894 53,653.6 39363936 1420*151420*15 14,814.8 308,2308.2 1559415594 50,650.6 361,3361.3 1994719947 55,255.2 570570 358,0358.0 1565315653 43,743.7 361,93361.93 1554915549 42,9642.96 14873611487361 55,255.2 47314731 1420*161420*16 17,117.1 319,3319.3 1657316573 51,951.9 382,8382.8 2175621756 56,856.8 590590 381,5381.5 1670016700 43,843.8 385,06385.06 1655116551 42,9842.98 16317211631721 56,856.8 47904790 1420*171420*17 18,718.7 331,8331.8 1761517615 53,153.1 403,2403.2 2268022680 56,256.2 605605 405,1405.1 1761017610 43,543.5 408,16408.16 1754817548 42,9942.99 17010341701034 57,357.3 42674267 1420*181420*18 20,420.4 343,4343.4 1857518575 54,154.1 428,4428.4 2325623256 54,354.3 620620 429,8429.8 1857018570 43,243.2 431,23431.23 1854118541 43,0043.00 17442161744216 57,357.3 34223422 1420*191420*19 21,421.4 356,9356.9 1969119691 55,255.2 453,6453.6 2383223832 52,552.5 640640 447,7447.7 1962119621 43,843.8 454,26454.26 1952919529 42,9942.99 17873981787398 57,357.3 24812481 1420*201420*20 22,822.8 368,6368.6 2054120541 55,755.7 476,9476.9 2417324173 50,750.7 655655 474,9474.9 2069120691 43,643.6 477,26477.26 2051420514 42,9842.98 18089891808989 57,357.3 16121612 суммарное кол-во удовлетворительных решений →total number of satisfactory solutions → ∑∑=29424∑∑=29424

Claims (2)

1. Шпунт корытообразного профиля, включающий полку, боковые стенки и элементы замкового соединения, соединенные сваркой, отличающийся тем, что боковые стенки шпунта образованы металлическими листами, к торцевой части которых с одного края приварена полка, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы или изогнутый металлический лист, полученный загибом плоского металлического листа в вальцах, а элементы замкового соединения приварены к другому торцевому краю металлических листов, образующих боковые стенки, при этом соединение краев полки и металлических листов выполнено косым стыком. 1. A sheet pile of a trough-shaped profile, including a shelf, side walls and elements of the locking connection, connected by welding, characterized in that the side walls of the sheet pile are formed by metal sheets, to the end part of which a shelf is welded at one edge, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal section or a curved metal sheet obtained by bending a flat metal sheet in a roller, and the locking joint elements are welded to the other end edge of the metal sheets forming the side walls, while the connection of the edges of the shelf and the metal sheets is made with an oblique joint. 2. Шпунт по п. 1, отличающийся тем, что в средней части полки, с внешней или внутренней ее стороны, приварена накладка, представляющая собой полученный продольным разрезом сегмент цилиндрической металлической трубы того же диаметра, что и используемый в полке, но имеющий меньшую площадь, чем полка.2. The tongue according to claim 1, characterized in that in the middle part of the shelf, on its outer or inner side, an overlay is welded, which is a segment of a cylindrical metal pipe obtained by a longitudinal section of the same diameter as that used in the shelf, but having a smaller area than a shelf.
RU2022135465A 2022-12-30 Trough-shaped welded sheet pile with sectoral shelf RU2804954C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804954C1 true RU2804954C1 (en) 2023-10-09

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5967701A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Berkley; David M. Barrier element, system, method and connector therefor
RU2181813C1 (en) * 2001-04-25 2002-04-27 Фоменков Александр Алексеевич Sheet pile
RU142649U1 (en) * 2013-10-31 2014-06-27 Алексей Леонидович Калинин DOUBLE WALL
RU2571026C1 (en) * 2015-03-30 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные металлургические технологии" (ООО "ИНМЕТ") Production method of large tongue-and-groove section
RU212082U1 (en) * 2021-10-04 2022-07-05 Алексей Леонидович Калинин PILE FOR CONSTRUCTION OF SINUSOIDAL PILING WALL

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5967701A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Berkley; David M. Barrier element, system, method and connector therefor
RU2181813C1 (en) * 2001-04-25 2002-04-27 Фоменков Александр Алексеевич Sheet pile
RU142649U1 (en) * 2013-10-31 2014-06-27 Алексей Леонидович Калинин DOUBLE WALL
RU2571026C1 (en) * 2015-03-30 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные металлургические технологии" (ООО "ИНМЕТ") Production method of large tongue-and-groove section
RU212082U1 (en) * 2021-10-04 2022-07-05 Алексей Леонидович Калинин PILE FOR CONSTRUCTION OF SINUSOIDAL PILING WALL

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ Р 52664-2010 Шпунт трубчатый сварной, Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2019. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100241639B1 (en) Structural Member Manufacturing Method
US4852616A (en) Corrugated pipe
US8839823B2 (en) Corrugated metal pipe
RU2804954C1 (en) Trough-shaped welded sheet pile with sectoral shelf
US4220181A (en) Multi-layer pipe with single corrugation in inner wall
EP1391560B1 (en) Grooved sheet pile and method for production thereof
RU217977U1 (en) TOWER WELDED TABLE WITH A SECTOR SHELTER
US4161194A (en) Reinforced smooth flow pipe
US20170254101A1 (en) Articulated boom
JP2008266992A (en) Corrugated steel plate for civil engineering structure and vertical shaft
DK2525961T3 (en) A hollow profile used in the manufacture of a tube
RU106264U1 (en) DOUBLE WALL
RU207058U1 (en) PILES FOR ESTABLISHING A SINUSOIDAL SHEAR WALL
RU2775293C1 (en) Method of erecting a sinusoidal sheet pile wall
EP3911857B1 (en) Support structure for a wind turbine
RU2775362C1 (en) Method for construction of sinusoidal piling wall
KR101789794B1 (en) Concrete-encased Culvert Structure Comprising Multiple Steel Pipes
RU212082U1 (en) PILE FOR CONSTRUCTION OF SINUSOIDAL PILING WALL
JP3068969B2 (en) Tunnel construction method and construction device
US2017058A (en) Corrugated metallic conduit and process of making it
CN211548383U (en) Corrugated steel pipe concrete column
US20140182736A1 (en) Corrugated metal pipe
RU2685013C1 (en) Roll-formed channel
CN110924590A (en) Corrugated steel pipe concrete column
US20220136540A1 (en) Corner connecting structure for box-like pipeline or container of corrugated steel plates