Листовой гофрированный конструкционный элемент

нию гофр, служат для соединения этих сторон между собой с образованием кольцевого элемента, а отверстия, расположенные по сторонам, параллельным направлению гофр, используются для соединения между собой колец, образованных свертыванием листа.
При этом отверстия по одной из сторон листа, перпендикулярной направлению гофр, выполнены таким образом, что прямая линия, соединяющая их центры, образует некоторый угол с этой стороной. В результате этого при формировании из листового элемента кольца, оно приобретает не цилиндрическую форму, а форму усеченного конуса. Это позволяет при сборке трубы из таких колец вставлять кольца друг в друга с частичным перекрытием соседних колец.
Недостатком известного конструктивного элемента является ограниченность его применения, которая заключается в невозможности изготовления из него труб (тоннелей, водоводов) большого сечения. Для сооружений большого сечения требуется материал достаточно большой толщины, формирование колец из которого требует больших усилий, а значит и сложного технологического оборудования.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является листовой гофрированный конструкционный элемент, известный из US 3638434, 1972 /3/. Элемент представляет собой прямоугольный гофрированный лист металла, по периметру которого выполнены отверстия, используемые для соединения элементов между собой. При этом отверстия по сторонам, предназначенным для соединения друг с другом, выполнены на одинаковом расстоянии между собой. Указанный элемент используется при сооружении объектов различного назначения, имеющих значительные размеры, следующим образом. Сначала исходному гофрированному листу прямоугольной формы придают требуемую кривизну, а затем из нескольких листовых элементов собирают кольцеобразный элемент. Для этого элементы накладывают друг на друга с частичным перекрытием так, чтобы отверстия совпали и соединяют с помощью болтов или винтов. Затем соединяют между собой, также с помощью болтов, сформированные кольцевые элементы.
нисходящая часть гофра одного элемента и восходящая часть гофра второго элемента. При этом все листы выполняют идентичными и расстояния между центрами отверстий по соединяемым сторонам выполнены одинаковыми.
Недостатком известного конструктивного элемента является относительная сложность его изготовления. Это обусловлено тем, что все отверстия в листе, необходимые для последующего соединения, выполняются в наклонных поверхностях, что требует специального оборудования. Например, сверлильных станков с наклонным расположением осей сверлильных головок. А учитывая, что отверстия выполняют на смежных поверхностях, то возникает необходимость вращать исходную заготовку при изготовлении конструктивного элемента.
Кроме того, соединение кольцевых элементов между собой имеет недостаточно высокую надежность при приложении осевых нагрузок из-за малой поверхности контакта соединяемых элементов между собой.
Заявляемый в качестве полезной модели листовой конструкционный элемент направлен на упрощение технологии его изготовления и повышение механической прочности создаваемых из него сооружений.
Указанный результат достигается тем, что листовой гофрированный конструкционный элемент выполнен прямоугольным в плане и снабжен отверстиями по периметру, при этом центры отверстий, выполненных по сторонам, перпендикулярным направлению гофр, размещены на одинаковом расстоянии друг от друга, а расстояние между центрами отверстий по одной из сторон, параллельных направлению гофр, уменьшено по сравнению с другой на величину
где L - длина внешней границы поперечного сечения собираемой конструкции,м; t - длина внутренней границы поперечного сечения собираемой
конструкции, м; N - число отверстий в этом сечении, целое число  1.
Указанный результат достигается также тем, что все отверстия, размещаемые по его периметру, выполнены на изгибах гофр.
т -/
д   общ
Указанный результат достигается также тем, что все отверстия, за исключением одного, выполняемые с меньшим расстоянием между центрами, выполнены эллипсообразными.
Выполнение отверстий по предлагаемому алгоритму позволит обеспечить телескопическую сборку кольцеобразных элементов, составляющих собираемую сборную конструкцию. Для того чтобы один кольцеобразный элемент мог быть вставлен в другой, ему необходимо придать коническую (конусообразную) форму в продольном сечении.
Эта проблема и решается путем размещения отверстий на конструкционном элементе по предлагаемой схеме.
Представим (см.фиг. 1), что возводимое сборное сооружение имеет в поперечном сечении идеально круглую форму. Радиус внешней границы одного из элементов 1 обозначим R, радиус внутренней - г. Для того чтобы в него вставить другой кольцеобразный элемент 2, он должен иметь внешний размер равный г.
Расстояние между центрами отверстий на внешнем кольцеобразном
элементе будет равно L  , где 27iR - длина внешней границы поперечного сечения, а N - число отверстий, размещенных по длине окружности. Расстояние же между центрами отверстий на внутреннем кольце будет равно   (см.фиг. 1), т.е. i будет меньше L. И эта разница в расстояниях
между центрами
6  127tR 27tr  27t(R - г)
Учитывая же, что поперечное сечение сооружения редко бывает идеально круглой формы, следует исходить из общей длины Цбщ внешней границы поперечного сечения (ибщ L-N) и соответственно общей длины внутренней границы общ (общ  N). Тогда разность
Т -/
g общ  общ
N
Таким образом и будет осуществляться телескопическая сборка кольцеобразных элементов и им будет придаваться конусообразная форма.
N  N  N
Для того чтобы облегчить образование конусности и соединение колец между собой целесообразно выполнять эти отверстия эллипсообразными.
Выполнение отверстий в конструкционном элементе на изгибах гофр упрощает технологию изготовления конструкционных элементов при их конвейерном производстве, т.к. отпадает необходимость устанавливать их (или инструмент) под углом к горизонту и переворачивать, чтобы выполнить все необходимые отверстия.
Кроме того, такое выполнение отверстий обеспечивает более надежное соединение кольцевых элементов между собой, т.к. необходимо совместить либо выступы, либо впадины гофров на соединяемых элементах. В результате прочность на разрыв соединения будет выше, чем в прототипе, т.к. для разъединения надо не только срезать болты и создать радиальное усилие, чтобы разогнуть охватывающие друг друга гофры.
Сущность заявляемого листового гофрированного конструкционного элемента поясняется примерами реализации и чертежами. На фиг.1 представлено условное поперечное сечение собираемой конструкции, иллюстрирующее правило выбора расстояний между центрами отверстий; на фиг.2 показан конструкционный элемент в плане; на фиг.З показан фрагмент продольного сечения собираемой конструкции в месте соединения кольцеобразных элементов, собранных из отдельных листов.
Листовой гофрированный конструкционный элемент представляет собой прямоугольный в плане лист металла 1 (или пластика, либо другого конструкционного материала) с гофрами 2 (линии перегиба показаны пунктиром), который изготавливается требуемой толщины, в зависимости от размеров и назначения собираемой конструкции. По периметру листа выполнены отверстия 3, центры которых находятся на линиях перегиба. При этом центры отверстий, выполненных по сторонам листа, перпендикулярным направлению гофр (на чертеже они вертикальные) расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Эти отверстия могут располагаться на каждом перегибе либо через один. Могут быть выполнены в два ряда по два на каждом перегибе или в шахматном порядке, когда отверстия на соседних перегибах отстоят от края листа на разных расстояниях (на чертеже не показано).
высверливают или пробивают требуемые отверстия. После этого лист подвергают гибке для придания ему требуемой кривизны исходя из размеров собираемой конструкции, формы ее поперечного сечения и места расположения листа в ней.
Используется конструкционный элемент следующим образом.
В зависимости от технологии сборки, которая в свою очередь зависит от особенностей собираемой конструкции, возможны следующие варианты:
1.Сначала из отдельных листов собирают кольцеобразные или дугообразные элементы, которые потом соединяют между собой.
2.Сначала собирают один из кольцевых элементов, а затем поочередно присоединяют лист за листом до завершения сборки всей конструкции.
Работа конструкционного элемента не описывается, т.к. он используется в статике.