FI85901B - Bergsko. - Google Patents

Description

1 85901

Kalliokärki

Keksinnön kohteena on teräsbetonipaalun kalliokärki, joka 5 koostuu valmiin paalun päädyn muodostavasta kauluksesta ja pohjalevystä ja tähän päätyrakenteeseen kiinnitetyistä tartuntateräksistä betonia varten sekä pohjalevyyn tukeutuvasta hylsyosasta, johon on upotettu kärkitappi.

10 Nykyisin betonipaalut varustetaan vielä yleisesti 4 mm:n *...· teräslevystä tehdyllä laatikkomaisella levykengällä. Paalu- ·.: jen varustaminen kalliokärjellä on kuitenkin voimakkaasti yleistymässä.

15 On itsestään selvää, että kehitys on kaikkialla muuttumassa levykenkien käytöstä kalliokärkien käyttöön, koska pohja-olosuhteet paalua lyötäessä ovat lähes poikkeuksetta kiviset ja lohkareiset. Lisäksi paalun tunkeutuvuus maahan paranee kalliokärkeä käytettäessä. Kalliokärkeä käyttämällä estetään 20 myös paalujen katkeamiset lyöntivaiheessa. Lisäksi niiden käyttö on välttämätöntä paalutettaessa peruskallioon asti, jolloin kalliokärjen kärkitappi tunkeutuu 2-6 cm peruskallioon paalua lyötäessä.

25 Aikaisemmin tunnetut kalliokärkityypit ovat pääosin SIS- standardin mukaisia. Tällainen rakenne on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Kalliokärki koostuu paalun alapäähän kiinnitetystä pohjalevystä 14 ja siihen kiinnitetystä laatikkokauluksesta 12, sekä pohjalevyyn hitsillä 20 tai mutterilla 19 kiinnite-30 tyistä tartuntateräksistä 13 ja hylsystä 17, joka on kiinnitetty pohjalevyyn 14 sekä hylsyyn 17 osittain upotetusta karkaistusta kärkitapista 18. Laatikko 12 on kiinni pohjale-vyssä joko hitsillä 21 tai mutterin 19 välityksellä. Lisäksi hylsyn 17 ympärillä on säteittäisesti ulkonevia tukia 15, 35 jotka ovat hitseillä 22 kiinni hylsyssä ja pöhjalevyssä. Betonivalu ulottuu laatikon sisätilaan 23.

2 85901

Nykyisin tunnetuissa kalliokärkityypeissä esiintyy lukuisia epäkohtia. Ensinnäkin laatikko 12 joudutaan, koska siinä on sekä sivut 24 että pohja 25, taivuttamaan ja leikkaamaan monimutkaisella tavalla, jolloin aineen hukkaprosentti ja 5 työmäärä on suuri. Lisäksi kalliokärjen mltoitusmääräyksiin perustuen (LPO-87) sen hylsyosa on jouduttu tekemään hyvin pitkäksi laatikkomaisen kaulusosan vuoksi. Tämä vaatimus ja peruste näkyy kuviosta 2, jonka mukaisessa tilanteessa on vielä epävarmaa, osuuko kallioon tai lohkareeseen 26 laatik-10 ko 12 vai kärkitappi 18. Mikäli laatikko osuu ensin vinoon lohkarepintaan, on tuloksena paalun lyöntiä jatkettaessa sen taipuminen, kun lohkare ohjaa paalua sivuun, ja lopulta katkeaminen. Kyseinen paalu on tällöin hyödytön. Jotta kärkitappi osuisi mahdollisimman varmasti ensin, on vaatimuksena 15 se, että laatikon reunan tulee olla kärkitapin ulkokulmasta piirretyn, poikkileikkaustasoon nähden 60°:n kulmassa kulkevan kohtausviivan 34 sisäpuolella. Nykyisin kalliokärkityy-pin varsinainen käyttö lyöntivaiheessa aiheuttaa myös suuren lyöntivastuksen laatikkomaisuuden ja pohjapinnan 25 vuoksi.

20

Epätyydyttävä valmistustapa, korkeat materiaali- ja valmistuskustannukset sekä edellä mainitut tekniset epäkohdat ovat johtaneet suuriin paalutuskustannuksiin. Lisäksi kuljetuskustannukset muodostuvat korkeiksi suuren painon vuoksi.

...25

Keksinnön päämääränä on aikaansaada yksinkertaisempi ja teknisesti toimivampi teräsbetonipaalun kalliokärki, josta on poistettu aikaisemmin tunnetuissa vastaavissa kalliokärjissä esiintyneet epäkohdat. Keksinnön yksityiskohtaisempana pää-:30 määränä on aikaansaada kalliokärki, joka on materiaali-ja työkustannuksiltaan edullinen ja joka voidaan valmistaa täysin automatisoidusti.

• · !..* Keksinnön päämääränä on myös aikaansaada kalliokärki, jolla ‘.35 on paremmat geotekniset ominaisuudet nykyiseen verrattuna.

Lisäksi keksinnön päämääränä on kalliokärkiratkaisu, jonka : ansiosta saadaan niiden kuljetustila ja kokonaiskustannukset • • · aa· • aa a a 3 85901 pieniksi. Vielä eräänä keksinnön päämääränä on aikaansaada kalliokärkiratkaisu, joka mahdollistaa nopeamman ja varmemman paalun valutuloksen kalliokärjen osalta.

5 Keksinnön päämäärät saavutetaan kalliokärjellä, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisella kalliokärjellä saavutetaan lukuisia 10 etuja. Valmiin kalliokärjen vinon kauluksen ja madalletun hylsyn ansiosta saavutetaan materiaalin kulutuksessa huomat-: tavia säästöjä. Yksinkertaistetun rakenteen ansiosta myös säästetään työkustannuksia. Keksinnön mukainen kalliokärki voidaan valmistaa täysin automatisoidusti, jolloin sen 15 valmistuskustannukset jäävät pieniksi. Kalliokärjen valaminen paalun päähän on helppoa, koska betonimassan valuminen sen kaikkiin kulmakohtiin käy entistä paremmin. Lisäksi tämän kalliokärjen muoto on geoteknisesti erittäin edullinen. Kärjen tunkeutumisvastus on aina pienempi kuin perin-20 teisen kärkirakenteen ja lisäksi sen kärkitappi osuu huomat-V : tavasti varmemmin ensin kallioon tai lohkareeseen kuin mitä perinteisellä rakenteella.

Keksintöä selitetään jäljempänä yksityiskohtaisesti viittaa- T. 25 maila oheisten piirustusten kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen toteutusmuotoon.

Kuvio 1 esittää tunnettua tekniikan tason mukaista kallio-kärkeä.

30 Kuvio 2 esittää kuvion 1 kalliokärkeä maaperässä.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista kalliokärkeä sivukuvana, osittain leikattuna.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 kalliokärkeä päälikuvana.

35 Kuvioissa 3 ja 4 keksinnön mukaista kalliokärkeä on merkitty yleisesti viitenumerolla 9. Kalliokärki 9 on yleensä muodostettu tarvittavan paksuisista teräslevyistä ja pyöröteräk- 4 85901 sistä jäljempänä selitetyllä tavalla, vaikka teräsvalukin on sinänsä käyttökelpoinen vaihtoehto.

Kalliokärki 9 käsittää tässä tapauksessa neliömäisen pohja-5 levyn 4, kauluksen 2, hylsyosan 7, tukikolmiot 5, karkaistun kärkitapin 8 ja sen lukitusruuvin 6. Kalliokärjen 9 pohjale-vy 4 muodostaa paalun päätypinnan ja siihen on liitetty esim. hitseillä 27 tartuntateräkset 3 betonia varten. Pohja-levyyn 4 on kiinnitetty hylsy 7, joka on tuettu tukikolmi-10 oilla 5, jolloin saavutetaan tasainen iskukuorma paalun alapäätyyn.

Pohjalevy on kooltaan likimain tukikolmioiden uloimpien reunojen rajaaman alueen kokoinen. Reunakaulus 2 muodostaa 15 paalun kärkitappia 8 päin suippenevan kartiomaisen tai pyramidin muotoisen osan, joka on kiinnitetty pienemmästä päädystään 29 hitseillä 33 pohjalevyyn 4 edullisesti sen reunan 28 jompaankumpaan särmään tai niiden lähelle. Ainakin kiinnitys tapahtuu reunan 28 lähelle, vaikkei särmän lähel-20 le. Kauluksen laajemman pään 30 poikkileikkaus vastaa paalun 31 teräsbetoniosan 32 poikkileikkausta. Hylsyyn 7 on normaalisti tehty sopivan muotoinen syväys 10, johon on upotettu karkaistu kärkitappi 8. Karkaistu kärkitappi 8 lukitaan tunnetusti hylsyyn 7 lukitusruuvilla 6. Reunakaulus 2 voi-25 daan varustaa tarvittaessa ilmanpoistorei'illä 11 pohjalevyn lähellä betonin pääsyn varmistamiseksi kauluksen pohjaan, ts. pienempään päätyyn 29 ja pohjalevyyn 4 saakka.

Kauluksen kärkikulma a, ts. kyseisen katkaistun kartio-30 tai pyramidimuodon sivujen jatkeiden leikkauspisteen avautu-miskulma, on järjestetty pienemmäksi kuin noin 120° ja edullisimmin yhtä suureksi tai pienemmäksi kuin 60°. Juuri tällä kulma-arvolla katoaa hylsynpituuden L vaikutus standardin vaatimaan ja kuvioissa 2 ja 3 esitettyyn kohtausvii-35 vaan 34. Kuviossa 3 on keksinnön rakenteessa kulma a noin 30°, jolloin on helposti nähtävissä, että kohtausviiva 34 erkanee jatkuvasti kauemmas kalliokärjen osista edetessään kärkitapista paaluun päin. Kuvion 3 rakenne toimii maaperäs- 5 85901 sä oikein säilyttäen paalun ehjänä huomattavasti jyrkemmissä kallio- tai lohkarepinnoissa kuin tekniikan tason mukainen rakenne. Käytännössä on kartiolkulman arvoksi kyseinen 30° aina riittävän pieni, jolloin hylsyn pituus ja pohjalevy 5 voidaan mitoittaa puhtaasti lujuusopillisista lähtökohdista. Periaatteessa hylsyn 7 pituus L voi olla sama kuin kärkita-pin upotussyvyys S, ts. hylsy on pelkkä rengas tai putki ja kärkitappi tukeutuu suoraan pohjalevyyn. Koska tällöin pohjalevyn 4 on oltava tavanomaista paksumpi, on usein edul-10 lista käyttää hieman pidempää hylsyä, jonka kärkitappia suurempi poikkipinta jakaa kuorman suuremmalle alueelle, jolloin voidaan käyttää normaalipaksuista pohjalevyä. Eräs edullinen hylsyn pituus L tätä varten on n. 1,2-1,5 kertaa kärkitapin upotussyvyys S. Hylsyn pituuden ei kuitenkaan 15 tarvitse koskaan olla pitempi kuin 1,7 kertaa upotussyvyys S.

Kuvioiden 3 ja 4 mukainen kalliokärki 9 valmistetaan esim. seuraavalla tavalla: 20

Kaulus 2 voidaan valmistaa esim. 3 mm:n teräslevystä, jonka sivun pituus määräytyy pohjalevyn koosta ja paalun sivun leveydestä. Tämän jälkeen pohjalevy 4 ja hylsyosa 7 voidaan tehdä yhdessä tai erikseen teräsvaluna tai takeena, tai 25 sitten erillisellä automaattisella koneistusyksiköllä tanko-aihiosta, jolloin sen valmistus käy täysin automaattisesti. Jos pohjalevy 4 tehdään erillisenä, se leikataan automaatilla rainasta leikaten. Kärkiosa 8 valmistetaan koneistusauto-maatissa, jonka läheisyydessä suoritetaan karkaisu ja tar-30 kastusmittaukset. Tartuntateräkset 3 ja mahdolliset tukikol-miot 5 valmistetaan myös automaatilla. Jos hylsyosa 7 ja pohjalevy 4 valmistetaan takeena tai valuna, ei tukikolmioi-ta 5 tarvita, koska hylsy voidaan muotoilla sopivalla tavalla. Viimeiseksi suoritetaan tarvittavat kokoonpanohitsaukset 35 roboteilla.

Edellä on esitetty ainoastaan keksinnön eräs edullinen toteutusmuoto ja alan ammattihenkilöille on selvää, että 6 85901 siihen voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita poikkeamatta silti keksinnön suojapiiristä. Esim. kaulus 2 voidaan tehdä syvävetämällä tai muulla muokkaustekniikalla. Hylsy 7 ja pohjalevy 4 voidaan muotoilla monin eri tavoin. Esim. pyö-5 reitä ja neliömäisiä tai muita poikkileikkausmuotoja voidaan käyttää yksinään tai yhdistäen niitä eri tavoin. Jos paalu on poikkileikkaukseltaan neliö, voi kaulus 2 olla laajemmasta päästään 30 saman kokoinen neliö, mutta pienemmästä päästä 29 kaulus voi olla poikkileikkaukseltaan pyöreä 10 vastaten esim. pyöreää pohjalevyä 4.

Sisäpinnan muodoltaan kaulus voi myötäillä edellä mainittua ulkopinnan muotoa tai poiketa siitä. Sisäpinta voi sisältää mm. ulkonemia tai muotoiluja, jotka edistävät sen tarttumis-15 ta betoniin.

Claims (8)

1. 7 85901
2. 1. Teräsbetonipaalun kalliokärki, joka koostuu valmiin paalun päädyn muodostavasta kauluksesta (2) ja pohjalevystä (4) ja tähän päätyrakenteeseen kiinnitetyistä tartuntateräk-5 sistä (3) betonia varten sekä pohjalevyyn tukeutuvasta hyl-syosasta (7), johon on upotettu kärkitappi (8), tunnettu siitä, että kaulus (2) on ulkomuodoltaan ainakin pääosin katkaistu kartio tai pyramidi, jonka pienempi pääty (29) muodostuu mainitusta pohjalevystä (4), johon tartuntateräk-10 set (3) on kiinnitetty ja että mainittu kartion- tai pyrami-dinmuotoinen kaulus (2) on laajemmasta päädystään (30) avoin, jolloin paalun betoni ulottuu sitä kautta pohjalevyyn (4) .
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kalliokärki, tunnettu siitä, että kartion tai pyramidin poikkileikkausmuoto ainakin laajemmasta päädystään (30) vastaa paalun (31) poikki-leikkausmuotoa sillä kohtaa.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kalliokärki, tunnettu siitä, että kartion- tai pyramidinmuotoisen kauluksen (2) pienempi pääty (29) joko vastaa poikkileikkausmuodoltaan sen laajempaa päätyä tai vaihtoehtoisesti poikkeaa siitä.
5. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallio kärki, tunnettu siitä, että hylsyosan (7) pituus (L) on yhtä suuri tai suurempi kuin kärkitapin (8) upotussyvyys (5) , mutta enintään n. 1,7 kertaa upotussyvyys.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kalliokärki, tunnettu siitä, että hylsyosan pituus (L) on likimain 1,2-1,5 kertaa upotussyvyys (S). : 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallio- 35 kärki, tunnettu siitä, että kauluksen (2) kartio- tai pyra-midimuodon kärkikulma (a) on enintään n. 120°, edullisimmin * n. 30-60°. 8 85901
7. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallio-kärki, tunnettu siitä, että kaulus (2) on pienemmästä päädystään (29) kiinnitetty oleellisesti ympäriinsä pohjalevyn reunan (28) jompaankumpaan särmään tai niiden läheisyyteen. 5
8. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kallio-kärki, tunnettu siitä, että kauluksessa (2) on ilman poisto-reikä tai -reikiä (11) pohjalevyä (4) vasten olevassa reunassaan tai sen lähellä. 10