КАБЕЛЬНАЯ ЭСТАКАДА

Полезная модель относится к области мостов специального назначения или предназначенных для особых функций, в частности к кабельным эстакадам.
Уровень техники
Известна разборная комбинированная эстакада (RU 2412301 C1, опубл. 2011.02.20), содержащая вертикальные опоры и горизонтальные прогоны, кабельные конструкции, траверсы со сменными площадками под скользящие опоры трубопроводов, внутреннюю площадку обслуживания, устанавливаемую при необходимости. Вертикальные опоры и горизонтальные прогоны, представляющие собой треугольные пространственные фермы с распорными трубчатыми диагоналями, образованы из набора секций различной длины от 1,5 и до 6,0 м, соединяющихся между собой болтовыми соединениями. Вертикальные опоры соединены с одной стороны с фундаментом, а с другой стороны - с верхними установочными рамами, к верхним установочным рамам прикреплены горизонтальные прогоны, к нижним трубам горизонтальных прогонов скобами прикреплены поперечные монтажные профили, к монтажным профилям Т-болтами прикреплены стойки высотой до 3,0 м, к стойкам Т-болтами прикреплены консоли для кабельных лестниц, к нижним трубам горизонтальных прогонов прикреплены поперечные траверсы со съемными площадками для скользящих опор трубопроводов. В связи с отсутствием фиксированных мест крепления горизонтальных прогонов к верхним установочным рамам опор нет необходимости в жесткой привязке координат фундаментов к длине горизонтальных прогонов, что дает большую гибкость при проектировании. В связи с креплением горизонтальных прогонов к верхним переходным рамам хомутами и поперечных траверс к горизонтальным прогонам, а также использования безвинтовых соединителей кабельных лестниц, монтируемых на горизонтальных прогонах, а также профильных прижимов кабельных лестниц к консолям и овальных отверстий для болтового крепления в основаниях стоек отсутствуют места концентрации напряжений в конструкции из-за температурных деформаций. Применение скользящих Т-образных болтов для монтажа поперечных траверс, стоек и консолей позволяет выравнивать местоположение и горизонтальный уровень кабельных конструкций во время монтажа и эксплуатации и повторно использовать Т-болты при необходимости разборки комбинированной эстакады для переноса в другое место установки.
Однако в данном решении не раскрыто детально, как именно обеспечена высокая прочность при уменьшении массы.
Известна, выбранная в качестве прототипа, универсальная опорная конструкция (эстакада) (RU 2606730 C2, опубл. 2017.01.10) для прокладки кабелей и/или трубопроводов с расстоянием между опорами до 9 м содержит вертикальные опоры и горизонтальные прогоны (ригели). Вертикальные опоры и горизонтальные прогоны, представляющие собой пространственные фермы, образованы из набора сварных секций различной длины от 1 до 4 м, соединяющихся между собой диафрагмами при помощи болтовых соединений. Сварные секции и диафрагмы изготовлены из перфорированного тонкостенного профиля. Вертикальные опоры соединены с одной стороны с фундаментом через сварную опору, а с другой стороны - с верхними установочными сварными опорами. К верхним сварным опорам прикреплены горизонтальные прогоны. Нижние профили горизонтальных прогонов соединены скобами через поперечные монтажные профили и прикреплены к верхним установочным сварным опорам.
Однако в данном решении не раскрыто детально, как именно обеспечена высокая прочность при уменьшении массы.
Раскрытие полезной модели
В одном аспекте полезной модели раскрыта кабельная эстакада, содержащая:
две колонны;
две балки, соединенные друг с другом и колоннами;
причем каждая балка содержит
четыре стальные стойки, соединенные друг с другом с помощью стальных раскосов и поперечин с образованием конструкции по существу в виде параллелепипеда;
четыре стальные пятки, каждая из которых приварена к своей стойке снизу;
стальной оголовок с овальными отверстиями для крепления балок, приваренный к стойкам сверху,
причем каждая балка содержит
стальной верхний пояс, выполненный в виде по существу прямоугольника;
стальной нижний пояс, выполненный в виде по существу прямоугольника;
раскосы и поперечины, соединенные с верхним и нижним поясами с образованием конструкции по существу в виде параллелепипеда;
четыре стальных фланца для крепления к соседней балке, каждый из которых приварен к верхнему и нижнему поясу на одном конце балки;
две стальные площадки с овальными отверстиями для крепления к колонне кабельной эстакады, приваренные к нижнему поясу на втором конце балки,
характеризующаяся тем, что
стойки, раскосы и поперечины выполнены в виде труб с прямоугольным сечением, причем верхний и нижний пояса, раскосы и поперечины выполнены из труб с прямоугольным сечением.
В дополнительных аспектах полезной модели раскрыто, что содержится навес и консоли для укладки кабелей; толщина стенок труб поясов составляет 5 мм, толщина стенок труб раскосов и поперечин составляет от 3 до 6 мм, толщина площадок, пяток и фланцев составляет от 8 до 12 мм, толщина оголовка составляет от 15 до 25 мм, материал поясов, поперечин, раскосов, фланцев, площадок, пяток, оголовка представляет собой сталь одной марки из Ст3, 09Г2С, AISI 304, AISI 316, AISI 321; эстакада покрыта горячеоцинкованным покрытием; пояса балок выполнены из профильных труб с одним размером из 60×60×4, 80×40×5, 100×100×5, 120×120×6, раскосы балок выполнены из профильных труб размером 80×80×4, в которой стойки выполнены из профильных труб одного размера из 80×40×4, 60×60×4,100×60×4, раскосы и поперечины стоек выполнены из профильных труб одного размера из 60×30×4, 80×40×4, 80×80×4; балки соединены друг с другом через третью балку, при этом пояса балок выполнены из стальных профильных труб размером 120×120×6, раскосы выполнены из профильных труб с размером 80×80×5; раскосы покрыты органопластиками; толщина стенок труб раскосов на 50% больше ширины стенок труб поперечин; в трубы раскосов помещены бруски из по меньшей мере одного материала из титана или алюминия, причем длина брусков составляет половину длины раскоса и они установлены по центру раскоса.
Основной задачей, решаемой заявленным устройством, является обеспечение легкой, прочной, надежной кабельной эстакады.
Сущность полезной модели заключается в том, что благодаря конструктивным особенностям, таким как геометрия элементов эстакады, материалы элементов балки, монтажные отверстия, балка имеет небольшой вес при высокой прочности, что упрощает ее монтаж.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в расширении арсенала технических средств, уменьшении веса конструкции при обеспечении высокой надежности.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает балку кабельной эстакады.
Фиг.2 показывает соединенные две балки.
Фиг.3 показывает соединенные две балки.
Фиг.4 показывает двухуровневую кабельную эстакаду.
Фиг.5 показывает навес на балке.
Осуществление полезной модели
Кабельная эстакада - надземное кабельное сооружение. В настоящее время, кабельные эстакады имеют широкое применение на различных крупных промышленных, металлургических и химических предприятиях, где территория крайне насыщена различными коммуникациями и подземный вид прокладки кабеля затруднен, а также на территориях с неблагоприятными грунтовыми условиями.
Кабельная эстакада состоит из колонн и балок, опирающихся на колонны и закрепленных на них.
Касательно колонн
Заявленная примерная колонна показана на фиг.1, на которой представлены следующие элементы:
101 - оголовок
102 - овальные отверстия для крепления балки
103 - стойка
104 - раскос
105 - поперечина
106 - пятка
По фиг.1 понятно, что колонна представляет собой, по существу, параллелепипед, образованный четырьмя стойками 103, закрепленными по его ребрам с помощью поперечин 105 и раскосов 104. Длина поперечин 105 определяет ширину колонны, длина и количество раскосов 104, приваренных в виде зигзагообразной линии от низа до верха колонны, определяют длину колонны. Высота колонны задается, исходя из требований к кабельной эстакаде, и определяется в основном длиной стоек 103.
Заявленная колонна может иметь разные высоты, на практике высота находится в диапазоне 1-6 м. Предложенная конструкция обеспечивает достаточную прочность для всего вышеуказанного диапазона высот.
Сверху ко всем четырем стойкам 103 приварен оголовок 101, к которому через овальные отверстия 102 присоединяется балка. Овальные отверстия 102 позволяют упростить монтаж конструкции, а также уменьшают общий вес колонны по сравнению с круглыми отверстиями.
Снизу к каждой стойке 103 приварена пятка 106, которая содержит отверстия для присоединения к основанию, содержащему анкеры.
Основание представляет собой бетонный фундамент с установленными в нем анкерами.
Внизу и наверху стоек 103 приварены по четыре поперечины 105, чтобы обеспечить колонне прямоугольную форму в сечении. По двум параллельным сторонам колонны между стойками 103 приварены раскосы 104, которые обеспечивают сопротивление при наклоне стоек 103 колонны. Раскосы 104 предпочтительно упираются в поперечины 105 сверху и снизу, а также привариваются к стойкам 102 в тех же местах, в которых привариваются промежуточные (находящиеся между нижней и верхней) поперечины.
Вся колонна изготавливается из стальных труб прямоугольного сечения, предпочтительно материал труб один из следующих: сталь марки Ст3, 09Г2С, AISI 304, AISI 316 или AISI 321. Эти марки используются для производства нагруженных элементов сварных конструкций.
Для изготовления колонны используются стойки 103 в виде трубок с толщиной стенок от 3 до 6 мм, предпочтительно 4 мм; при этом толщина стенок труб раскосов 104 и поперечин 105 составляет от 3 до 6 мм, предпочтительно 4 мм; толщина пяток 106 составляет от 10 до 12 мм, предпочтительно 10 мм; толщина оголовка 101 составляет от 20 до 25 мм, предпочтительно 20 мм.
Стойки 103 предпочтительно изготавливаются из труб с размерами 80×40×4 (длина-ширина-толщина материала трубы), или 60×60×4, 80×60×4 или 100×60×4, высота стойки 103 определяется требованиями к кабельной эстакаде. Раскосы 104 и поперечины 105 предпочтительно изготавливаются из труб с размерами 60×30×4, 80×40×4, 80×80×4.
Касательно балок
Заявленная примерная балка показана на фиг.1, на которой представлены следующие элементы:
201 - нижний пояс
202 - верхний пояс
203 - раскосы
204 - поперечины
205 - площадка
По фиг.1 понятно, что балка представляет собой, по существу, параллелепипед, образованный нижним поясом 201 и верхним поясом 202, соединенными друг с другом с помощью раскосов 203 и поперечин 204.
Пояса 201 и 202 сформированы из несущих труб, соединенных с помощью перемычек. Пояса по существу представляют собой прямоугольник, так как несущие имеют по существу одинаковую длину и по существу параллельны друг другу. «По существу» означает, что длины совпадают не с математической точностью, а совпадают с точностью, например, до 0,1% или 0,2% так, чтобы эта точность не влияла существенно на эксплуатационные характеристики объекта. Аналогичные утверждения справедливы и для параллельности несущих, формы поясов и аналогичных параметров элементов эстакады.
К нижней части нижнего пояса 201 приварены площадки 205, которые служат для крепления балки к колонне кабельной эстакады. Площадки содержат овальные отверстия, что упрощает монтаж и уменьшает вес колонны по сравнению с круглыми отверстиями.
Раскосы 203 представляют собой зигзагообразную линию, упирающуюся своими концами в углы, образованные соединением поясов 201, 202 и поперечин 204.
Площадки 205 служат для крепления балки к стойкам, представляют собой прямоугольные металлические пластины толщиной от 8 до 12 мм, предпочтительно 10 мм, для обеспечения надежности крепления балки.
Вся балка изготавливается из стальных труб прямоугольного сечения, предпочтительно материал труб один из следующих: сталь марки Ст3, 09Г2С, AISI 304, AISI 316 или AISI 321. Эти марки используются для производства нагруженных элементов сварных конструкций. Может использоваться комбинация этих материалов, например, пояса изготавливаются из Ст3, а раскосы из 09Г2С.
Для изготовления балки используются пояса 201, 202, выполненные из труб с толщиной стенок от 5 мм; при этом толщина стенок труб раскосов 203 и поперечин 204 составляет от 4 до 6 мм, предпочтительно 4 мм.
Пояса 201, 202 предпочтительно изготавливаются из труб с размерами 60×60×4, 80×40×5, 100×100×5 или 120×120×6 (длина-ширина-толщина материала трубы). Раскосы 204 и поперечины 205 предпочтительно изготавливаются из труб с размерами 60×30×4, 80×40×4, 80×80×4.
Такие параметры обеспечивают легкость конструкции при достаточной жесткости и прочности при применении в кабельных эстакадах.
Обычная длина балки составляет от 1 до 8 метров, для формирования балки большей длины к балкам приваривают фланцы и соединяют их, формируя сборную балку длиной 16 (фиг.3) или 24 метра. Предложенная балка может иметь максимальную длину одного пролета 24 метра, в таком варианте она представляет собой соединенные вместе три элемента, показанные на фиг.2.
Для случая борной балки, показанной на фиг.2, фланцы приваривают на один край балки на оба пояса 201 и 202. Фланцы содержат отверстия для болтового соединения двух балок друг с другом.
В случае соединения двух балок в один пролет обе балки содержат и фланцы и площадки 205, в случае соединения трех балок в один пролет, одна из трех балок содержит только фланцы с двух сторон, две другие балки содержат и фланцы, и площадки 205.
К балкам с одной или двух сторон могут быть прикреплены консоли для размещения кабелей и других инженерных систем.
Предложенная конструкция была рассчитана с учетом кабельных нагрузок, ветровой и снеговой нагрузок, длины пролета эстакады. Расчет производится в программном комплексе Лира-САПР. Расчеты показали, что эта конструкция обладает высокой надежностью при сохранении относительно невысокой массы.
Касательно кабельной эстакады
Предложенная кабельная эстакада представляет собой конструкцию, собранную на заводе-изготовителе из двух колонн и двух балок. Согласно проекту на балки монтируют консоли для установки на них кабелей и крышу из поликарбоната.
На месте эксплуатации колонны устанавливают на основание и закрепляют резьбовым соединением.
Изготовление устройства
Для изготовления колонны как на фиг.1 подготавливают стальные трубы с заданными параметрами.
Нарезают следующие элементы:
оголовок с заданными размерами;
стойки заданной длины;
раскосы заданной длины;
поперечины заданной длины;
пятки заданных размеров.
Далее сверлят отверстия в пятках и оголовке.
Далее сваривают все элементы согласно изображению на фиг.1
Далее покрывают всю конструкцию горячеоцинкованным покрытием.
Для изготовления балки как на фиг.2 подготавливают стальные трубы с заданными параметрами.
Нарезают следующие элементы:
несущие пояса с заданными размерами;
перемычки для соединения несущих;
раскосы;
поперечины;
фланцы;
площадки;
Далее сверлят отверстия во фланцах и площадках.
Далее сваривают все элементы согласно изображению на фиг.2.
Далее покрывают всю конструкцию горячеоцинкованным покрытием.
Количество и конкретные размеры элементов определяются проектом.
Далее собирают на заводе-изготовителе указанные элементы эстакады согласно проекту. При необходимости устанавливают консоли и крышу. Далее конструкцию транспортируют на место эксплуатации и устанавливают на подготовленное основание.
Вариант 1 осуществления
В данном варианте осуществления, показанном на фиг.4, эстакада выполнена двухуровневой, она содержит три высокие стойки, одну низкую стойку, две длинные балки и одну короткую балку. Длинные балки образованы из двух коротких балок, соединенных через фланцы (не показаны на фиг.4). Для монтажа короткой балки на высокой стойке используется крепление через фланцы, усиленное раскосами, которые закрепляют на стойке и на балке под углом около 45 градусов.
Вариант 2 осуществления
В данном варианте осуществления на эстакаду устанавливается навес (фиг.5), выполненный из поликарбоната, такой материал выбран из-за его легкости и прочности. Как вариант, может использоваться профнастил. Навес выполнен двухскатным, крепление навеса к балке эстакады осуществляется посредством труб прямоугольного сечения или П-образных профилей, из которых сформирован каркас для укладки и закрепления листов поликарбоната.
Навес обеспечивает повышение надежности конструкции, так как защищает ее от неблагоприятного воздействия осадков.
Вариант 3 осуществления
В данном варианте раскосы эстакады покрыты органопластиками, такое решение, во-первых, обеспечивает высокую защиту самых нагруженных элементов от неблагоприятных условий окружающей среды, во-вторых, обеспечивает повышенную прочность растягивающим усилиям при сохранении небольшого веса. Толщина покрытия может составлять от 0,1 до 2 мм.
Вариант 4 осуществления
В данном варианте толщина стенок труб раскосов на 50% больше ширины стенок труб поперечин. Такое решение объясняется большей загруженностью раскосов, которые воспринимают более значительные усилия. Как вариант, трубы поперечин могут иметь толщину 4 мм, а трубы раскосов 6 мм, что, при прочих равных, обеспечивает высокую надежность конструкции при уменьшении ее веса в сравнении с решением, в котором и раскосы, и поперечины имеют толщину трубы в 6 мм.
Вариант 5 осуществления
В данном варианте в трубы раскосов помещены бруски из по меньшей мере одного материала из титана или алюминия, причем длина брусков составляет половину длины раскоса и они установлены по центру раскоса, высота и ширина брусков выбраны такими, чтобы обеспечить на сколько возможно полное заполнение внутреннего пространства, а закрепление осуществляется либо благодаря силам трения, либо посредством сварки, либо посредством саморезов, проходящих через трубу и брусок.
Благодаря меньшей плотности алюминия и титана и использованию относительно коротких брусков в местах, в которых раскос испытывает наибольшую нагрузку, удается повысить надежность изделия, обеспечивая относительно небольшой вес.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.
Термин “по существу” означает соответствие с точностью, которая не меняет сути. Так по существу квадратный означает, что с точностью адекватной для конкретного случая квадрат представляет собой квадрат, хотя при измерении метровой длины с точностью до микрометра окажется, что стороны квадрата не идеально равны друг другу.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезная модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.