ЗАМОК ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШПУНТОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к области строительства сооружений с использованием металлического, преимущественно, стального холодногнутого шпунта, а именно к конструкциям замков сварных шпунтовых элементов.
Известен замок для соединения шпунтовых элементов, включающий обойму и заведенный в полость обоймы соединительный кулачок; обойма и кулачок выполнены из горячедеформированных стальных полособульбовых профилей, причем обойма имеет С-образное сечение с отогнутыми внутрь полками, а кулачок имеет Т-образное сечение с отогнутыми к оси полками, при этом внутренние плоскости отогнутых полок расположены под углом α, измеренным по нормали к оси обоймы и кулачка, в пределах от 20 до 40°; отношение толщины полосы профиля кулачка b к расстоянию между кромками обоймы В находится в пределах от 0,5 до 0,8; отношение ширины головки кулачка 1 к внутреннему размеру обоймы L находится в пределах от 0,7 до 0,95, а к расстоянию между кромками обоймы В - в пределах от 1,7 до 2,5, RU 85168 U1.
Недостатком этого замка является сложность изготовления и ненадежность ввиду относительного малого значения разрушающего усилия при статическом растяжении, что обусловлено тем, что нагрузка воспринимается отогнутыми внутрь полками обоймы и отогнутыми к оси полками кулачка, при этом в местах сгиба происходит значительная концентрация напряжений.
Известен, так называемый, замок Ларсена, представляющий сопряженные друг с другом бульбообразные крюки, отогнутые по наружным краям сопрягаемых сторон шпунтовых элементов, DE 19822063 А1 или DE 19851877 А1.
Данная конструкция сложна в изготовлении, поскольку требует специального проката, и, кроме того, не обеспечивает достаточной надежности при статическом растяжении. В частности, при рабочей ширине образца 103 мм разрушающее усилие при статическом растяжении составляет около 8000 кгс.
Более простой в сравнении с замком Ларсена является сварная конструкция замка для соединения металлических корытообразных шпунтовых элементов, включающая обойму и выполненный с возможностью размещения в ней соединительный кулачок. Обойма образована угловым профилем, приваренным к поверхности боковой стенки шпунтового элемента под острым углом с образованием консоли, за счет чего образуется горловина входа в обойму. Соединительный кулачок выполнен в виде бокового выступа, приваренного к поверхности боковой стенки шпунтового элемента. Соединительный кулачок расположен на расстоянии «е» от кромки боковой стенки шпунтового элемента, при этом е=(0,40-0,55)b, где b - расстояние от вершины полости обоймы до сечения с ее наибольшей высотой, RU 2103442 С1.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Это техническое решение также имеет достаточно сложную в изготовлении конструкцию, поскольку требует точного соблюдения размеров при изготовлении. Надежность замка-прототипа, примерно, такая же, как у замка Ларсена.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение надежности замка для соединения металлических шпунтовых элементов за счет повышения разрушающего усилия при статическом растяжении, а также упрощение и удешевление конструкции.
Согласно полезной модели в замке для соединения металлических шпунтовых элементов трапецеидального сечения, включающем обойму и выполненном с возможностью размещения в ней соединительный кулачок, соединенные с боковыми стенками шпунтовых элементов посредством сварных соединений, обойма выполнена в виде цилиндрической трубы с прорезью по всей ее длине, параллельной ее продольной оси, соединительный кулачок выполнен цилиндрической формы, обойма и соединительный кулачок прикреплены к продольным кромкам боковых стенок шпунтовых элементов, при этом внутренний диаметр обоймы соответствует с точностью величины зазора наружному диаметру соединительного кулачка, а ширина прорези в обойме соответствует с точностью величины зазора толщине боковой стенки шпунтового элемента.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображено:
на фиг.1 - металлические шпунтовые элементы, соединенные посредством замка, вид в плане;
на фиг.2 - узел «А» на фиг.1 в увеличенном масштабе;
на фиг.3 - шпунтовый элемент в аксонометрии.
Замок для соединения металлических шпунтовых элементов 1 включает обойму 2 и выполненный с возможностью размещения в ней соединительный кулачок 3. Шпунтовые элементы 1 - стальные, корытообразные, холодногнутые, в конкретном примере изготовлены из листа стали марки Ст 3 сп. Обойма 2 представляет собой цилиндрическую трубу с наружным диаметром 57 мм и толщиной стенок 12 мм, выполненную из стали 20. Соединительный кулачок 3 в данном примере представляет собой стержень цилиндрической формы диаметром 28 мм, выполненный из стали 20.
Обойма 2 и соединительный кулачок 3 прикреплены к продольным кромкам 7 боковых стенок 4 шпунтовых элементов 1 посредством сварных соединений 6. Внутренний диаметр «D» обоймы 2 соответствует с точностью величины зазора наружному диаметру «d» соединительного кулачка 3. В обойме 2 по всей ее длине параллельно ее продольной оси выполнена прорезь 5. Ширина «b» прорези 5 с точностью величины зазора соответствует толщине боковой стенки 4 шпунтового элемента 1.
Для соединения шпунтовых элементов между собой соединительный кулачек 3 одного из элементов заводят в полость обоймы 2 другого элемента. При этом боковая стенка 4 шпунтового элемента 1, к продольной кромке которой приварен кулачок 3, заводится в прорезь 5 обоймы 2. Кулачок 3 перемещается внутрь обоймы 2 до его полного совмещения с полостью обоймы 2.
Благодаря тому, что обойма выполнена в виде цилиндрической трубы с прорезью по всей ее длине, а соединительный кулачек выполнен цилиндрической формы, причем обойма и кулачек прикреплены к продольным кромкам боковых стенок шпунтовых элементов, исключены какие-либо консоли, являющиеся причиной возникновения весьма больших напряжений в месте их заделки и разрушения замка. В заявленном устройстве разрывающее усилие совпадает по направлению с продольной осью конструкции, элементы заявленного устройства работают практически, только на растяжение, благодаря чему возрастает величина допустимого при статическом растяжении усилия. Кроме того, благодаря цилиндрической форме, как обоймы, так и кулачка обеспечивается линейный контакт между ними и, соответственно, значительно более равномерное распределение нагрузки, нежели в прототипе, где выпуклая поверхность выступа взаимодействует с плоской поверхностью углового профиля, в результате чего имеет место точечный контакт и выраженная концентрация напряжений в месте этого контакта.
Прорезь в обойме, параллельная ее продольной оси, и указанные зазоры между обоймой, кулачком и стенкой шпунтового элемента необходимы для обеспечения сборки и разборки шпунтового соединения.
Таким образом, благодаря реализации признаков заявленной полезной модели достигается технический результат, состоящий в увеличении надежности замка при статическом растяжении. Кроме того, существенно упрощается и удешевляется конструкция замка, так как для его изготовления возможно применение стандартных прокатных профилей.
Сравнительные механические испытания заявленного устройства и устройства-прототипа выполнены Испытательным центром «ПКТИ-Строй-ТЕСТ», г. Санкт-Петербург.
Разрушающее усилие при статическом растяжении образца с рабочей шириной 103 мм составило для заявленного технического решения 17200 кгс, что более, чем в два раза превосходит значение этой характеристики для устройства-прототипа.