Конструктивные особенности нового наголовника с боковой передачей усилий от молота к свае при ее забивке

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 624.154

ТарГУ имени М.Х. Дулати

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НОВОГО НАГОЛОВНИКА С БОКОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ УСИЛИЙ ОТ МОЛОТА К СВАЕ ПРИ ЕЕ ЗАБИВКЕ

Бекбасаров И.И.

Исаков Г.И.

В настоящее время, в Казахстане для обеспечения защиты головной части железобетонных свай от разрушений при забивке используются два вида свайных наголовников. Так для забивки свай трубчатыми дизель-молотами применяются Н-образные наголовники с верхней и нижней выемкой (рисунок 1, а) [1]. Такие наголовники снабжаются верхними и нижними амортизаторами. Для забивки свай штанговыми дизель-молотами в основном применяются П-образные наголовники с одним амортизатором (рис. 1, б) [1].

При Н-образных и П-образных наголовниках передача ударных нагрузок от молота к голове сваи происходит через ее торцовую поверхность, которая в процессе забивки расположена перпендикулярно к направлению удара молота.

Рис. 1. Схемы существующих свайных наголовников: а - Н - образный наголовник;

При такой контактной поверхности на ее краях по периметру при ударе имеет место большая концентрация напряжений, которая служит в последующем причиной повреждений и разрушений бетона головной части свай при забивке. наголовник железобетонный свая забивка

Кроме рассмотренных видов наголовников в практике сваебойного дела применяется свайный наголовник более сложной конструкции, предложенный ДальНИИС РФ (рисунок 1, в) [2,3]. Данный наголовник может использоваться только для забивки модульных свай, обладающих конической или пирамидальной головной частью. В свайном наголовнике конструкции ДальНИИС РФ ударные усилия от молота к свае передаются через наклонные грани торца головной части сваи (рисунок 1, в). При таком характере передачи ударных нагрузок концентрация напряжений на краях торцовой наклонной контактной поверхности головы сваи значительно ниже.

Общим и основным недостатком рассмотренных свайных наголовников является ограниченность площади передачи ударных нагрузок молота размерами поперечного сечения головы сваи. Небольшая площадь контактной поверхности является причиной перенапряжений и разрушений материала свай при ударах молота.

Для обеспечения надежной защиты головной части сваи авторами была предложена новая конструкция свайного наголовника, в котором передача ударных усилий от молота к свае обеспечивается только через боковую поверхность головной части свай [4,5]. Схема наголовника представлена на рисунке 2.

Наголовник содержит:

- верхнюю выемку 1;

- верхний амортизатор 2;

- верхний обруч 3;

- диафрагму 4; нижний обруч 5;

- нижнюю выемку 6;

- резиновые амортизаторы 7;

- вертикальные подвижные пластины 8;

- прижимные винты 9;

- обжимные пояса 10.

Передача ударных нагрузок от шабота 11 молота 12 к свае 13 производится за счет трения боковых резиновых амортизаторов 7 по бетону боковой поверхности головы сваи 13. Резиновые амортизаторы 7, крепятся к вертикальным подвижным пластинам 8 на основе высокопрочного клея. Вертикальные пластины 8 упираются в диафрагму 4 и одновременно удерживаются в вертикальном положении с помощью прижимных винтов 9. Прижимные винты 9 ввинчиваются в обжимные рамы 10 и в корпус 14 нижней выемки 6. Обжимные пояса 10 соединены с корпусом 14 нижней выемки путем сварки. Наголовник работает следующим образом (рис. 2):

- производится сборка наголовника с укладкой амортизатора 2 в верхнюю выемку 1;

- с помощью верхнего обруча 3 выполняется подвеска наголовника к молоту 12 с установкой шабота 11 в верхнюю выемку 1;

- в нижнюю выемку 6 заводится голова сваи 13;

- производится равномерное завинчивание прижимных винтов 9;

- под действием прижимных винтов 9 вертикальные подвижные пластины 8 с боковыми резиновыми амортизаторами 7 прижимаются к боковым граням головы сваи 13;

- наголовник и свая 13 задавливается массой молота 12;

- производится забивка сваи 13.

Таким образом, наголовник позволяет производить передачу ударных нагрузок молота на боковую поверхность головы сваи. Преимуществом наголовника является повышенная площадь передачи ударных нагрузок от молота к свае. Так при длине контактной поверхности сваи равной размеру ее поперечного сечения, площадь передачи ударных нагрузок в наголовнике в 4 раза превышать аналогичную площадь существующих наголовников.

На основе расчетов, выполненных с применением методики, изложенной в работе [6], установлено, что при применении нового свайного наголовника обеспечивается снижение динамических сжимающих напряжений в голове сваи до 1,8-3,6 раза. Таким образом, использование предлагаемого свайного наголовника способствует существенному повышению уровня бездефектной забивки железобетонной сваи в грунты

При проектировании рассматриваемого свайного наголовника необходимо знать поперечные усилия, которые нужно приложить, чтобы прижать резиновые амортизаторы к боковой поверхности сваи.

Равномерно-распределенную силу трения между резиновым амортизатором и бетоном боковой грани сваи можно рассчитывать по следующей формуле

,

где - максимальное сжимающее напряжение, возникающее в головной части свай при забивке в грунты, МПа; - площадь поперечного сечения сваи, м2; - площадь боковой грани сваи через которую ударные усилия от молота передаются к свае (площадь трения), м2.

Сжимающее напряжение в формуле (1) представляет собой напряжение, которое возникает в головной части сваи при передаче ударных усилий от молота к свае через ее торцовую часть, т.е. при использовании П - образного или Н - образного наголовников. Для определения этого параметра рекомендуется использовать методику, представленную в работе [6].

Зная силу трения можно определять поперечную равномерно распределенную силу , прижимающую резиновый амортизатор к боковой грани сваи по следующей формуле

,

где - коэффициент трения скольжения между бетоном боковой грани и резиновым амортизатором наголовника.

Рис. 2. Схема нового свайного наголовника

Если резиновый амортизатор прижимается к боковой грани посредством винтов, то усилие , которое должен создавать один винт можно рассчитывать по формуле

,

где - количество винтов прижимающих резиновый амортизатор к боковой грани сваи.

Литература

1. Руководство по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов. - Москва: Стройиздат, 1977. - 241 с.

2. Аббасов П.А., Цой Л.Б. Ударостойкая железобетонная свая и наголовник для ее погружения. Тезисы докл. Всесоюзного совещания - семинара по современным проблемам свайного фундаментостроения в СССР. - Пермь, 1988. - С. 136-137.

3. Аббасов П.А., Кархалев В.Н., Цой Л.Б. Ударостойкие железобетонные сваи, их изготовление и погружение в грунты // Ресурсосберегающие технологии возведения фундаментов из свай заводской готовности. - Москва: Стройиздат, 1990. - С. 87-93.

4. Исаков Г.И., Бекбасаров И.И. Принципы создания новой конструкции наголовника для забивки железобетонных свай. Материалы ХIII студенческой научно-практической конференции ТарГУ им. М. Х. Дулати по естественным, техническим, социально-гуманитарным и экономическим наукам, посвященной 20-летию Независимости республики Казахстан, Тараз, 2011, с.142-143.

5. Бекбасаров И.И., Исаков Г.И. Забивная свая с переменной прочностью ствола и технологические принципы ее изготовления. Маterialу VII mezinarodni vedecko-prakticka conference «Vedeckу prumsul evropskeho kontinentu-2011» - 2011», 27.11.2011-05.12.2011, Praha Publishing House «Education and Science» s.r.o., 72-75 p.

6. Бекбасаров И.И. Основы рациональной забивки железобетонных свай в грунты. - Тараз: Тараз университеті, 2011. - 155 с.

Размещено на Allbest.ru