ШАРНИРНЫЙ ЩИТ ОПАЛУБКИ

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства, а именно, к строительным конструкциям, предназначенным для выполнения опалубочных работ при возведении монолитных строительных элементов и может быть использовано при возведении стен, колонн и других элементов несущих и формообразующих элементов конструкций объектов жилищного, гражданского, промышленного, транспортного, сельскохозяйственного и других видов строительства, в частности, для опалубки стен, сопряженных под различными углами.
Известна шарнирная опалубка, содержащая шарнирно соединенные между собой модульные каркасные щиты, каждый из которых состоит из палубы и рамы в виде контурного профиля с усилением поперечными профилями, в которой контурные профили каждого щита выполнены из высокопрочного прессованного металлического сплава с прямоугольным в плане контуром с продольным козырьком, расположенным вдоль одной из сторон профиля, на противоположной стороне которого выполнена V-образная продольная впадина под захват зажимного механизма, при этом вершина V-образной впадины расположена на усилительной перемычке, соединяющей эти стороны профиля, при этом сторона профиля с продольным козырьком выполнена с продольной плоской впадиной, причем контурные профили расположены по трем внешним сторонам палубы, внутренняя сторона которой снабжена скошенной кромкой со скосом, выполненным в направлении от внешней к внутренней стороне палубы, при этом оба щита закреплены между собой с возможностью поворота за счет шарнирных петель, закрепленных вдоль скошенных кромок, причем поперечные профили выполнены в виде кронштейнов, закрепленных на стороне рамы, параллельной оси шарнирных петель; прочем в контурах профилях, расположенных параллельно оси шарнирного соединения, установлены втулки, расположенные по длине этих профилей; поперечные профили выполнены из алюминиевого трубчатого профиля, при этом они выполнены с косым срезом, выполненным параллельно плоскости скошенной кромки палубы; шарнирные петли выполнены с Z-образно изогнутыми пластинами, конгруэнтно кромочным областям палубы смежных щитов (патент RU №58144 U1, МПК (8) E04G 11/00, опубл. 10.11.2006, Бюл. №31). Технической задачей, решаемой данной полезной моделью, является создание конструкции шарнирной опалубки с шарнирно соединенными щитами, обеспечивающей возможность формирования непрямых углов стен зданий и сооружений. Выполнение смежных кромок щитов скошенными, а также выполнение поперечных профилей с косым срезом, выполненным параллельно плоскости скошенной кромки обеспечивает свободный относительный поворот щитов. Выполнение шарнирных петель с Z-образно изогнутыми пластинами обеспечивает расположение шарнира в плоскости наружной стороны палубы, что обеспечивает углубления в формируемой поверхности, которое легко зашпаклевывается при отделочных работах. При монтаже шарнирной опалубки ее смежные щиты устанавливаются под заданным углом друг к другу (в диапазоне от 63° до 180°) и фиксируются в этом положении за счет захватных механизмов (струбцин), которые соединяют шарнирные щиты опалубки с линейными щитами.
Недостатком данного технического решения является ограниченный диапазон углов стен, возводимых с использованием данной конструкции шарнирной опалубки (см. фиг.(4-6) из описания полезной модели №58144), что объясняется конструктивным исполнением собственно шарнирного узла, в котором шарнирные петли выполнены с Z-образно изогнутыми пластинами, конгруэнтно (т.е. с совпадением по конфигурации) кромочным областям палубы смежных щитов.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является шарнирный щит опалубки, содержащий два профильных элемента, шарнирно соединенных на оси, в котором сечение каждого профильного элемента образовано двумя параллельными основаниями, соединенными между собой двумя параллельными стенками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных основаниям, причем на одной стенке в ее продолжение выполнен хвостовик, а на противоположной стенке выполнена выемка, при этом от основания, примыкающего к хвостовику и от стенки с выемкой отходит консоль с законцовкой, в которой расположено отверстие под ось щита, кроме того, основания выполнены большей толщины, чем стенки; консоль образована продолжением одного основания, частью примыкающей к этому основанию стенки и ребром, отходящим от выемки; все части сечения профильного элемента плавно сопряжены между собой; хвостовик возвышается над основанием, к которому примыкает или расположен с ним заподлицо; сечение профильного элемента содержит перегородку, отходящую от выемки и соединяющую выемку с противоположной стенкой или одним из оснований; на стенке с хвостовиком выполнены подсечки с образованием опорных площадок на внешней стороне профильного элемента; опорные площадки расположены на хвостовике, на утолщении в месте соединения перегородки со стенкой и на части стенки, примыкающей к основанию; опорные площадки на внешней стороне профильного элемента, расположенные на хвостовике, на утолщении в месте соединения перегородки со стенкой и на части стенки, примыкающей к основанию, лежат в одной плоскости; опорные площадки на внешней стороне профильного элемента, расположенные на хвостовике и на части стенки, примыкающей к основанию, лежат в одной плоскости, а площадка на утолщении в месте соединения перегородки со стенкой лежит в параллельной плоскости с зазором, обеспечивающим утопленное положение площадки на утолщении по отношению к площадкам на хвостовике и на части стенки, примыкающей к основанию; выемка образована дугой или дугами кривых; выемка образована отрезками прямых линий; выемка образована отрезком или отрезками прямых линий и дугой или дугами кривых; профильные элементы изготовлены из алюминиевого сплава методом экструзии (патент Российской Федерации №44989 U1, МПК (8) Е04G 11/08, 11/20, опубл. 10.04.2005, Бюл. №10), который взят авторами за прототип.
Данное техническое решение устроено следующим образом. Шарнирный щит опалубки содержит два профильных элемента. Сечение каждого из профильных элементов, применяемого при изготовлении шарнирного щита, образовано двумя параллельными основаниями, которые соединены между собой двумя параллельными стенками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных основаниям. На стенке выполнены подсечки с образованием трех опорных площадок на внешней стороне профильного элемента. На одной стенке в ее продолжение выполнен хвостовик, а на другой стенке выполнена выемка, служащая для размещения зажимных кулачков замка при соединении щитов опалубки. Выемка соединена со стенкой перегородкой, расположенной параллельно основаниям. От основания, примыкающего к хвостовику, и от стенки с выемкой отходит консоль с законцовкой, в которой расположено отверстие под ось щита. Для оптимальной передачи нагрузок, когда усилия между отдельными элементами профиль передаются вдоль этих элементов, без возникновения дополнительных крутящих или изгибающих моментов, консоль образована продолжением основания, частью примыкающей к этому основанию стенки, и ребром, отходящим от выемки. Шарнирный щит состоит из двух профильных элементов с участками, выполненным по типу рояльной петли, для уменьшения срезающих нагрузок на ось, посредством которой они шарнирно соединены.
Работа шарнирного щита опалубки заключается в следующем. При необходимости возведения стен, сопряженных под углом от 60 до 180 градусов, каждый из линейных щитов опалубки своим обвязочным профильным элементом соответственно соединяется с шарнирным щитом посредством замков, зажимные кулачки которых размещаются в выемке профильных элементов шарнирного щита и в аналогичной выемке обвязочного профиля щита опалубки, при этом профильные элементы шарнирного щита соприкасаются с линейными щитами опорными площадками. Замки устанавливаются с определенным шагом, в зависимости от высоты опалубки, при этом конструкция шарнирного щита позволяет устанавливать замки в любом месте по его длине. Внешняя поверхность основания служит для выравнивания соседних щитов в результате ее взаимодействия с выравнивающими площадками замка. Профильные элементы изготавливают из алюминиевого сплава методом экструзии, что при сохранении достаточной прочности и жесткости позволяет снизить вес конструкции.
Одним из недостатков данного технического решения является наличие на одной из параллельных стенок профильных элементов (16, 17) трех опорных площадок (6-8). Известно, что через (любые) три точки (в пространстве) всегда можно провести плоскость, которая в нашем случае должна стыковаться с плоскостью, образованной другими составными частями шарнирного шита опалубки, а именно - с обвязочными профильными элементами (23, 24), являющимися, в свою очередь, составными частями линейных щитов опалубки (21, 22). Все составные части шарнирного щита опалубки изготавливаются с какими-то допусками (отклонениями) и возможен вариант, при котором профильные элементы (16, 17) изготовлены так, что другие составляющие части шарнирного щита опалубки, а именно - обвязочные профильные элементы (23, 24), изготовленные со своими отклонениями, образуют две такие плоскости, которые не могут быть состыкованы без неизбежных зазоров в местах их сочленения (см. фиг.4 описания полезной модели №44989). Это может привести к тому, что отсутствие надежного, плотного (без зазоров и натягов) сочленения двух плоскостей: первой, образованной тремя опорными площадками (6-8) профильных элементов (16, 17) и второй, образованной (также) тремя контактными площадками на обвязочных элементах (23, 24), являющихся составными частями опалубочных щитов (21, 22) может привести к отсутствию требуемой степени прилегания составных частей шарнирного щита опалубки. Это может привести к тому, что части шарнирного щита опалубки, лежащие непосредственно около оси (19), не смогут обеспечить герметичность данного сочленения, и цементное молоко из заливаемого в собранную опалубку (после ее окончательной сборки и установки в требуемом положении) бетонного раствора через имеющиеся зазоры между хвостовиками на основаниях (2) профильных элементов (16, 17) и контактирующих с ними обвязочных профильных элементах (23, 24) может просачиваться во внутренние пространства шарнирного щита опалубки (см. фиг.4 описания полезной модели №44989).
Еще одним недостатком данного технического решения является то, что центр шарнирной оси (19) расположен вне продолжения плоскостей профильных элементов (16, 17), а именно - он расположен ниже их общей плоскости (см. фиг.2 описания патента №44989). Для дальнейших рассуждений положим, что угол между линейными щитами опалубки (21, 22) составляет 180°, т.е. фактически шарнирный щит опалубки выполняет роль единого линейного щита опалубки. В рабочем состоянии, когда в опалубку залит бетонный раствор, нагрузка от него передается по нормали к плоскостям, проходящим через внешние поверхности профильных элементов (16, 17), и верхняя (на фиг.2) часть шарнирной оси (19), если быть точнее - участки (18), выполненные по типу рояльной петли, будет подвергаться сжатию, а нижняя (на фиг.2) часть - растяжению. Такие виды нагрузок на различные участки шарнирной оси (19) будут присутствовать во всех случаях, когда угол между смежными линейными щитами (21, 22) будет менее 180° (в качестве примера см. фиг.4 из описания патента №44989). В случае, когда угол между смежными линейными щитами будет более 180° (в качестве примера можно рассмотреть вариант, представленный на фиг.4, если линейный щит (22) развернуть на 180°. В этом случае в рабочем состоянии опалубки, когда в нее залита бетонная смесь, нагрузка от нее передается на нормали к плоскостям, проходящим через внешние поверхности профильных элементов (16, 17) и верхняя (внешняя) часть шарнирной оси (19) будет подвергаться растяжению, а нижняя (внутренняя) часть - сжатию. Такие виды нагрузок на шарнирную ось (19), точнее - на прилегающие участки (18), выполненные по типу рояльной петли, будут присутствовать во всех случаях, когда угол между смежными линейными щитами (21, 22) будет более 180°. Из рассмотренных примеров следует, что в зависимости от требуемого расположения смежных линейных щитов друг относительно друга, другими словами, угла между ними, нагрузки на разные участки шарнирной оси и прилегающие участки, выполненные в виде рояльной петли, будут изменяться, как по знаку (сжатие-растяжение), так и по величине. Расстояние между плоскостью, проведенной через центр шарнирной оси (19) и плоскостью, проходящей через внешние поверхности профильных элементов (16, 17), влияет на перераспределение нагрузки от бетонной смеси, залитой в опалубку, на различные участки шарнирной оси (19) и прилегающие участки (18), выполненные в виде рояльной петли. Чем больше это расстояние, тем большим нагрузкам (сжатия-растяжения) будут подвергаться различные участки шарнирной оси (19) и участки (18), непосредственно прилегающие к этой оси. В качестве предельного случая можно рассмотреть вариант исполнения шарнирного щита опалубки, в котором центр шарнирной оси (19) находится в пространстве между внутренними гранями профильных элементов (16, 17). В этом случае центр шарнирной оси (19) будет опущен глубоко вниз (см. фиг.2), и тогда части профильных элементов (16, 17), непосредственно примыкающие к шарнирной оси (19), а именно - части (18), выполненные по типу рояльной петли - будут подвергаться дополнительным нагрузкам сжатие-растяжение. Это потребует, для обеспечения заданной прочности конструкции шарнирного щита опалубки в целом, увеличенного расхода материала для изготовления участков (18), непосредственно примыкающих к шарнирной оси (19). В принципе центр шарнирной оси (19) может располагаться и выше (см. фиг.2) плоскости, проходящей через внешние поверхности линейных щитов опалубки (21, 22), но приведенные выше рассуждения будут справедливыми и для этих случаев. Шарнирная ось (19) (точнее - ее различные участки) будут подвергаться различным (по знаку и величине) нагрузкам в зависимости от требуемого угла между смежными линейными щитами и расстояния между центром шарнирной оси и плоскостями, проведенными через внешние поверхности профильных элементов. В этих случаях для обеспечения требуемой прочности конструкции шарнирного щита в целом потребуется усиливать прочность различных участков линейных щитов, непосредственно прилегающих к шарнирной оси. Это является определенным недостатком данного технического решения.
Целью предлагаемого технического решения является разработка конструкции шарнирного щита опалубки, свободного от указанных выше недостатков, т.е. такого шарнирного щита, который позволяет стыковать смежные линейные щиты, являющиеся составными частями шарнирного щита в целом, без каких-либо зазоров, что исключает проникновение цементного молока из залитой бетонной смеси во внутреннее пространство шарнирного щита. Кроме того, шарнирный щит опалубки должен быть выполнен без дополнительного усиления участков линейных щитов, непосредственно примыкающих к шарнирной оси.
Для достижения поставленных целей в шарнирном щите опалубки, содержащем два профильных элемента, шарнирно соединенных на оси, в котором сечение каждого профильного элемента образовано двумя параллельными основаниями, соединенными между собой двумя параллельными стенками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных основаниям, на одной стенке выполнена выемка, например, под захват замковыми приспособлениями, от стенки с выемкой и примыкающего основания отходит консоль, в которой расположено отверстие под ось шарнирного щита, стенка, противоположная той, на которой выполнена выемка, выполнена с продольной плоской впадиной, причем примыкающие части шарнирного щита могут вращаться друг относительно друга вокруг оси, центр которой представляет собой пересечение плоскостей, являющихся продолжениями плоскостей оснований примыкающих частей шарнирного щита, от которых отходят консоли с отверстиями под эту ось; кроме того, в нем основания, стенки и перемычки консоли профильного элемента выполнены равнопрочными; ширина основания профильного элемента составляет (0,4-0,5) от значения длины его стенок; глубина продольной выемки на стенке профильного элемента меньше толщины этой стенки и составляет, например, (0,025-0,04) от значения ширины основания профильного элемента, а ширина продольной выемки составляет (0,65-0,75) от значения длины его стенки; значение угла, вписанного в выемку под захват замковыми приспособлениями, составляет (70-110)°; биссектриса угла, вписанного в выемку под захват замковыми приспособлениями, расположена в плоскости, параллельной основаниям профильного элемента; значение глубины выемки под захват замковыми приспособлениями составляет (0,15-0,25) от значения ширины основания профильного элемента; центр выемки под захват замковыми приспособлениями расположен на расстоянии (0,5-0,6) от значения длины стенки профильного элемента; ось, вокруг которой могут вращаться примыкающие части шарнирного щита, отнесена на консоли от стенки профильного элемента на расстояние, составляющее (0,6-0,7) от значения ширины его основания; отверстие под ось шарнирного щита для шарнирного соединения примыкающих частей выполнено с диаметром (10-14) мм и толщиной стенок (5-6) мм; профильные элементы выполнены из алюминиевого сплава, например, марки AD 31Т1, методом экструзии.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено сечение профильных элементов, являющихся составными частями, а на фиг.2 - сечение шарнирного щита опалубки в сборе.
Шарнирный щит опалубки содержит два профильных элемента. Сечение каждого из профильных элементов, применяемого при изготовлении шарнирного щита, образовано двумя параллельными основаниями (1, 2), которые соединены между собой двумя параллельными стенками (3, 4), лежащими в плоскостях, перпендикулярных основаниям (1, 2). Стенка (3) выполнена с продольным углублением (5) с образованием двух опорных площадок (6, 7) на внешней стороне профильного элемента. На стенке (4) выполнена выемка (8) V-образной формы, служащая для размещения зажимного механизма при соединении щитов опалубки. Выемка (8) соединена со стенкой (3) перегородкой (9), расположенной параллельно основаниям (1,2). От основания (1) и от стенки (4) с выемкой (8) отходит консоль (10) с законцовкой (11), в которой расположено отверстие (12) под ось щита. Для оптимальной передачи нагрузок, когда усилия между отдельными элементами профиля передаются вдоль этих элементов, без возникновения дополнительных крутящих или изгибающих моментов, консоль (10) образована продолжением основания (1) и ребром (13), отходящим от выемки (8).
Работа шарнирного щита опалубки заключается в следующем. При необходимости возведения стен, сопряженных под углом от 60 до 180 градусов, каждый из линейных щитов опалубки, заканчивающийся профильным элементом, устанавливается в заданном в пространстве положении посредством зажимного механизма, кулачки которого размещаются в выемке (8) профильных элементов шарнирного щита опалубки. Параметры выемки (8), т.е. значение вписанного угла и наклон биссектрисы этого угла относительно плоскостей оснований (1, 2) определяются параметрами используемого замка (на чертежах не показан). Замки зажимного механизма устанавливаются с определенным шагом, в зависимости от высоты щита опалубки, при этом конструкция шарнирного щита позволяет устанавливать замки в любом месте по ее длине. Используя замки любой известной конструкции, устанавливают между щитами опалубки элементы, фиксирующие расстояние между ними, а затем с внешней стороны щитов опалубки устанавливают элементы, удерживающие щиты и монтажные подмости. В сформированную подобным образом опалубку предпочтительно устанавливают арматуру и заливают бетонную смесь. После затвердевания строительного элемента опалубку разбирают. Выполнение стенки (3) с продольным углублением (5) и двумя опорными площадками (6, 7) позволяет стыковать составные части шарнирного щита опалубки по плоскости, имеющей только две точки соприкосновения (6, 7), если говорить точнее - две линии соприкосновения с другими составными частями (линейными щитами, на фиг.2 не показанными). Такое прилегание, т.е. через две точки (линии), позволяет исключить проникновение цементного молока из бетонной смеси, заливаемой в установленную опалубку, во внутреннее пространство шарнирного щита опалубки. Расположение центра оси (12) на пересечении плоскостей, являющихся продолжениями внешних поверхностей профильных элементов, позволяет минимизировать разброс нагрузок, прикладываемых к консоли (10), в частности, к различным участкам ее законцовки (11), при разных углах между смежными участками шарнирного щита опалубки за счет уменьшения плеча приложения нагрузки, в отличие от прототипа (см. вышеприведенный анализ). Все это позволяет рационально использовать в отношении возникающих нагрузок металлический сплав, например AD 31Т1, из которого изготавливается профиль, что обеспечивает снижение стоимости (изготовления) профиля и шарнирного щита опалубки в целом.
Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано при производстве опалубочных щитов, применяемых при возведении (формовании) монолитных строительных элементов, в частности, стен, перекрытий, колонн, пилонов и других архитектурных элементов несущих конструкций объектов жилищного, гражданского, промышленного, транспортного, сельскохозяйственного и других видов строительства. Результаты расчетов, моделирования, проведенных лабораторных и натурных испытаний показали высокую эффективность данного технического решения, заключающуюся в исключении возможности проникновения цементного молока из залитой в собранную опалубку (после ее окончательной сборки и установки в требуемом положении) бетонной смеси между составными частями шарнирного щита, соприкасающихся только по двум точкам (линиям). Кроме того, в предлагаемой конструкции шарнирного щита опалубки уменьшен разброс нагрузок на различные участки в окрестностях оси, вокруг которой могут вращаться смежные линейные щиты при различных углах между ними. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет требованию условия (критерия) патентоспособности «промышленная применяемость».
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известными (из патентных, научно-технических, рекламных и др. источников информации) позволяет сделать вывод о том, что объекты техники с такой совокупностью заявленных признаков не известны из предыдущего уровня техники. Новизна предлагаемого технического решения заключается в конкретном конструктивном исполнении составных частей шарнирного щита опалубки, а именно - выполнение одной из боковых стенок профильного элемента с одной продольной плоской впадиной, т.е. двумя точками (линиями) соприкосновения со смежными линейными щитами и размещением центра оси вращения примыкающих частей на пересечении плоскостей, являющихся продолжениями плоскостей оснований профильных элементов. В зависимых пунктах формулы уточняются (конкретизируются) признаки, характеризующие частные случаи выполнения заявляемого технического решения, в частности, соотношение различных частей профильных элементов, параметры выемки под захват замковыми приспособлениями, параметры, характеризующие выполнение оси вращения и т.д. Определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле полезной модели. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет требованиям условия (критерия) патентоспособности «новизна»