КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ГРУНТОЗАСЫПНЫХ АРКАХ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГОФРИРОВАННЫХ ЛИСТОВ

Область применения
Полезная модель относится к области строительства, в частности к сооружениям из металлических гофрированных конструкций (МГК). Данное техническое решение может быть использовано в системах транспортного строительства, а также в других отраслях народного хозяйства.
Уровень техники
Сооружения из металлических гофрированных конструкций представляют собой арки, собранные из гнутых волнистых металлических оцинкованных листов толщиной 3-7 мм. Как правило, такие структуры засыпаются грунтом и работают совместно с ним. В практике строительства используются как трубы диаметром до 3 м (для пропуска воды), так и замкнутые и незамкнутые сооружения различных очертаний пролетом до 20 и более метров. Данное техническое решение ориентировано на арочные структуры пролетом 3 и более метров.
С целью обеспечения прочности и устойчивости для каждого отдельного объекта, в зависимости от необходимой несущей способности арки из МГК, подбирается соответствующая толщина гофролистов с необходимыми параметрами гофра. Такой подход весьма примитивен и не позволяет использовать весь потенциал металлических гофрированных конструкций, пример которых можно увидеть на сайте любого производителя, например ОАО «Алексинстройконструкция»: http://www.aleksin-ask.ru/.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение несущей способности грунтозасыпных арок из металлических гофрированных конструкций с возможностью регулирования их внутренних напряжений.
Достижение технического результата обеспечивается за счет создания предварительного напряжения в грунтозасыпных арках с помощью конструкции, включающей в свой состав:
- швеллеры, закрепленные по всей ширине арки на высоте 1/3 от ее стрелы подъема с каждой стороны пролета,
- затяжки, состоящие из двух цепей с крюками, которые крепятся одним концом к швеллерам, а другим соединяются между собой в центре пролета арки через талреп кольцо-кольцо и динамометр. Для соединения используются скобы такелажные омегообразные. Затяжки устанавливаются симметрично с шагом 1-2 метра не менее двух на арку. Они монтируются до засыпки оболочки грунтом и затягиваются при помощи талрепов на необходимое усилие. После создания вокруг арки грунтовой обоймы затяжки демонтируются.
Раскрытие сущности полезной модели
Устройство предварительного напряжения в грунтозасыпной арке из МГК возможно при помощи установки затяжек на уровне 1/3 ее высоты. В качестве примера рассмотрена арка шириной 3,18 м и пролетом 8 м. План и схема соединения элементов затяжек представлены на Фиг. 1 и 2.
С внутренней стороны пролета к арке 3 на болты 1 крепятся швеллеры 2 на уровне высоты затяжки. Две цепи 4 крепятся крюками 7 с каждой стороны пролета к швеллерам 2. В центре пролета арки они соединяются также крюками 7 и стягиваются до необходимого усилия посредством талрепа 5 кольцо-кольцо. С целью контроля стягивающего усилия возможно применение динамометра 6 с соответствующими пределами измерений. Для соединения талрепа и динамометра возможно применение скобы такелажной 8 омегообразной. Цепь, крюки, талреп, динамометр и скоба показаны отдельно на Фиг. 3-6.
Затяжки устраиваются симметрично с шагом до 2 метров и также симметрично натягиваются с помощью талрепов, сила натяжения контролируется с помощью динамометров.
После создания необходимого предварительного напряжения в арке и ее засыпки грунтом вся конструкция может быть целиком демонтирована и применена на других объектах.
Результат применения полезной модели будет зависеть от исходных данных каждого конкретного объекта. Для оценки эффективности применения данной полезной модели был осуществлен расчет арки пролетом 8 метров, шириной 3 метра, с гофролистом 140 толщиной 5, 6 и 7 мм и модулями упругости грунта 18 и 30 МПа. В качестве временной нагрузки рассмотрены нагрузки от автомобильного и железнодорожного транспорта.
Результаты расчетов показали увеличение несущей способности сооружений с применением предварительного напряжения на 25-50% (по сравнению с сооружениями без предварительного напряжения).
Порядок устройства предварительного напряжения с помощью универсальных затяжек может быть следующим:
1. Монтаж арки.
2. Закрепление швеллеров на уровне устройства затяжки.
3. Крепление цепей затяжки к швеллерам с обоих концов пролета.
4. Крепление цепей, динамометра и талрепа в центре пролета между собой.
5. Протяжка цепей и окончательная их установка в горизонтальное положение.
6. Одновременная затяжка талрепов симметрично расположенных затяжек до необходимого натяжения цепей.
7. Арка равномерно засыпается грунтом с перекрытием свода на 0,3-0,5 м.
8. Ослабляются талрепы симметрично расположенных затяжек, конструкции затяжек полностью снимаются.
9. Арка засыпается грунтом на требуемую высоту.