ЛЮК СМОТРОВОГО КОЛОДЦА АНТИВАНДАЛЬНЫЙ ПОЛИМЕРНО-ПЕСЧАНЫЙ АРМИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к строительству городских подземных сооружений, а именно к конструкциям люков смотровых колодцев городских подземных коммуникаций.
Известен люк смотрового колодца, содержащий корпус с опорным выступом и крышку, изготовленные из чугуна (ГОСТ 3634-99 «Люки смотровых колодцев и дождеприемники ливнесточных колодцев», люк общего назначения).
Однако чугунные крышки зачастую становятся объектами хищения с целью последующей сдачи в металлолом. Отсутствие крышек на люках смотровых колодцев может явиться причиной несчастных случаев с людьми и аварий автомобильного транспорта. Поэтому в настоящее время получили широкое распространение люки из альтернативных металлу материалов: пластик, бетон, полимербетон.
Известна крышка люка (см. патент РФ на полезную модель №67117), содержащая металлический каркас, заполненный пластическим материалом. Крышка изготовлена прессованием из полимер-песчаной композиции, состоящей из 15-17% утратившего потребительские свойства полимера, 82,9-84,9% песка и 0,05-0,15% красителя, а ее каркас выполнен в виде прямоугольной решетки из металлических стержней.
Недостатком данного люка является недостаточная механическая прочность, обусловленная большим процентным содержанием песка. Кроме того, при наличии армирования одной только крышки без армирования корпуса не возможно обеспечить прочность люка, требуемую, например, для тяжелых люков смотровых колодцев, устанавливаемых на городских и магистральных трассах.
Известен люк смотрового колодца (см. патент РФ на изобретение №2307213), содержащий опорное кольцо и крышку, состоящие из арматурных каркасов, залитых неметаллическим связующим материалом. Арматурный каркас опорного кольца состоит из внутреннего кольца из листового и/или профилированного металла и соединенного с ним с помощью жестко закрепленных перемычек стального кольцевого стержня. Арматурный каркас крышки состоит из наружного кольца из листового и/или профилированного металла и жестко соединенной с ним нижней арматурной сетки, стального кольцевого стержня и верхней арматурной сетки. Стальные кольцевые стержни опорного кольца и крышки являются предварительно напряженными и находятся в сопряжении со стойками, количество которых не менее двенадцати, равномерно расположенными внутри кольцевого стержня по периферии.
Данный люк обладает достаточной механической прочностью, однако его недостатками являются сложность изготовления каркасов опорного кольца и крышки, сложность изготовления люка в целом. Кроме того, наличие значительного количества металла в арматуре приводит к повышению массы опорного кольца и крышки и удорожанию люка.
Известен люк смотрового колодца (см. патент РФ на полезную модель №94583), содержащий корпус и крышку. По варианту 4 корпус и крышка выполнены из полимерно-песчаной композиции, состоящей из 50÷30%, утратившего потребительские свойства полимера и 49,0÷69,5% песчаной смеси, крышка люка снабжена арматурой, состоящей из отходов мелкосортного металлического проката, отходов штамповочного производства или из металлической сетки, равномерно распределенных в радиальном направлении по всей крышке.
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому решению и поэтому выбрано заявителем в качестве прототипа.
При указанном процентном соотношении полимера и песка материал люка обладает повышенной термоусадкой, что при воздействии внешних нагрузок приводит к образованию трещин. Кроме того, при наличии армирования одной только крышки без армирования корпуса не возможно обеспечить механическую прочность люка, требуемую, например, для тяжелых люков смотровых колодцев, устанавливаемых на городских и магистральных трассах. Все это негативным образом сказывается на стойкости и долговечности люка и на безопасности дорожного движения в случаях наезда на люк транспортных средств.
Технической задачей полезной модели является создание люка смотрового колодца, выполненного из альтернативного металлу материала, обладающего высокой прочностью, не ниже прочности чугунных люков по ГОСТ 3634-99 «Люки смотровых колодцев и дождеприемники ливнесточных колодцев», простого по конструкции и удобного в эксплуатации.
Технический результат - снижение металлоемкости, массы и себестоимости люка, повышение прочностных характеристик, стойкости и долговечности, повышение удобства монтажа и обслуживания.
Для достижения поставленной задачи в люке смотрового колодца, содержащем корпус и крышку, снабженную арматурным каркасом, выполненные каждый в виде единой прессованной конструкции из полимерно-песчаной композиции, согласно полезной модели, композиция содержит 20-30% полимера и 70-80% песка, а корпус выполнен с арматурным каркасом в виде концентрически расположенных колец из профилированного металла, соединенных между собой.
Арматурный каркас крышки выполнен в виде решетки из соединенных между собой продольных и поперечных прутков из профилированного металла. Арматурный каркас крышки может быть обрамлен кольцом, выполненным из профилированного металла.
Массовая доля арматуры крышки составляет 3-10% от общей массы крышки в зависимости от типа люка.
Полимерно-песчаная композиция, из которой выполнен люк, содержит краситель за счет уменьшения процентного содержания в ней песка.
Крышка выполнена с двумя диаметрально расположенными ушками, а корпус - с карманами под ушки крышки.
На нижней поверхности крышки могут быть выполнены кольцевые и/или радиальные ребра жесткости.
Люк смотрового колодца может быть выполнен с запорным замковым устройством.
Крышка и корпус могут быть выполнены прямоугольной формы.
Одним из компонентов композиции, используемой для изготовления люка, являются полимеры. При этом в качестве источника полимеров могут использоваться полимеры вторичной переработки. Вторым компонентом композиции является песок, в качестве которого может использоваться кварцевый песок, корунд или др. материалы.
Использование в качестве материала люка полимерно-песчаной композиции позволяет существенно снизить металлоемкость конструкции, массу люка, а также себестоимость.
Предлагаемое процентное соотношение компонентов (20-30% полимеров, 70-80% песка) достигнуто опытным путем. При указанном соотношении материал люка является стойким к агрессивным средам (кислотам, щелочам, нефтепродуктам), к изменениям температуры окружающего воздуха, обладает высокой трещиностойкостью.
При содержании полимера в смеси менее 20% ухудшаются прочностные характеристики; при содержании полимера в смеси более 30% увеличивается термоусадка, приводящая к образованию больших трещин.
Выполнение корпуса с арматурным каркасом в виде концентрически расположенных колец, соединенных между собой, и выполненных из профилированного металла, значительно повышает прочность корпуса и его стойкость к ударным нагрузкам.
Выполнение крышки с арматурным каркасом в виде решетки из соединенных между собой продольных и поперечных прутков из профилированного металла способствует равномерному распределению нагрузки, повышает прочность, жесткость и стойкость крышки.
Выполнение арматурного каркаса крышки обрамленным кольцом из профилированного металла также повышает прочность, жесткость и стойкость крышки.
Использование в качестве арматуры корпуса и крышки профилированного металла, обладающего хорошим сцеплением с материалом корпуса и крышки, способствует повышению прочности люка.
Содержание в общей массе крышки арматуры в количестве 3-10% обеспечивает необходимую и достаточную прочность люка. Содержание арматуры зависит от типа люка: наименьшие значения интервала могут быть использованы для люков легкой серии, наибольшие - для люков тяжелой серии. Содержание в общей массе крышки арматуры в количестве менее 3% не обеспечивает необходимой жесткости и прочности крышки. Содержание в общей массе крышки арматуры в количестве более 10% повышает ее металлоемкость и массу.
Добавление в композицию красителя позволяет получить изделие требуемого цвета.
Выполнение крышки с двумя посадочными ушками, а корпуса - с карманами под ушки крышки повышает фиксацию крышки в корпусе, препятствует ее смещения и перевороту при наезде на люк транспортных средств, повышая тем самым безопасность дорожного движения.
Выполнение на нижней поверхности крышки кольцевых и/или радиальных ребер жесткости способствует повышению прочности крышки.
Оснащение люка запорным замковым устройством предотвращает несанкционированный доступ к сетям канализации.
Возможность выполнения крышки и корпуса прямоугольной формы позволяет производить замену вышедших из строя прямоугольных корпусов широко распространенных чугунных люков.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное техническое решение соответствует понятию «новизна».
Кроме того, предлагаемое техническое решение может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение для смотровых колодцев городских подземных коммуникаций, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен поперечный разрез А-А люка;
на фиг.2 - вид люка сверху;
на фиг.3 - фотография арматурных каркасов корпуса и крышки люка смотрового колодца легкой серии;
на фиг.4 - фотография арматурных каркасов корпуса и крышки люка смотрового колодца средней серии;
на фиг.5 - фотография арматурных каркасов корпуса и крышки люка смотрового колодца тяжелой серии.
Люк смотрового колодца содержит корпус 1 и крышку 2, выполненные каждый в виде единой прессованной конструкции из полимерно-песчаной композиции с содержанием 20-30% полимера и 70-80% песка. В качестве источника полимеров могут использоваться полимеры вторичной переработки, например ПВД (полиэтилен высокого давления), ПНД (полиэтилен низкого давления), ударопрочный и морозостойкий полипропилен и др. материалы. Корпус имеет отверстие, по внутреннему контуру которого выполнен опорный поясок. Корпус 1 выполнен с арматурным каркасом, который представляет собой концентрически расположенные кольца 3 из профилированного металла, соединенные между собой. Кольца арматурного каркаса корпуса могут быть расположены в одной или нескольких плоскостях, например в трех, как показано на фиг.1. Арматурный каркас корпуса, например, тяжелого или сверхтяжелого люка, может содержать несколько плоскостей колец, что способствует равномерному распределению нагрузки на корпус и значительно усиливает его прочность.
Крышка 2 выполнена с арматурным каркасом в виде решетки из соединенных между собой продольных и поперечных прутков 4 из профилированного металла. Арматурный каркас может быть обрамлен кольцом из профилированного металла. При этом продольные прутки могут располагаться внутри обрамляющего кольца, а поперечные прутки - поверх продольных прутков и обрамляющего кольца.
Размер арматуры люка выбирают в зависимости от типа люка, который в свою очередь зависит от места его установки: для легких люков, устанавливаемых в зоне зеленых насаждений и пешеходных зонах, в качестве арматуры может использоваться пруток диметром 4 мм; для средних люков, устанавливаемых на автостоянках, тротуарах и проезжих частях городских парков, в качестве арматуры может использоваться пруток диметром 10 мм; для тяжелых люков, устанавливаемых на городских автомобильных дорогах с интенсивным движением, в качестве арматуры может использоваться пруток диаметром 14 мм. Массовая доля арматуры крышки в зависимости от типа люка составляет 53-10% от общей массы крышки.
В композицию за счет уменьшения процентного содержания в ней песка может быть добавлен краситель, что позволяет получить изделие требуемого цвета, например, серого (при установке на асфальтированное основание), зеленого (при установке на газон), либо иных цветов в зависимости от применяемой тротуарной плитки.
Крышка снабжена двумя посадочными ушками. На нижней поверхности крышки могут быть выполнены кольцевые и/или радиальные ребра жесткости, способствующие повышению ее прочности. Люк смотрового колодца может быть выполнен с запорным замковым устройством. Крышка и корпус могут быть выполнены прямоугольной формы.
Изготовление люка производят следующим способом.
Производят изготовление арматурного каркаса крышки в виде решетки из соединенных между собой продольных и поперечных прутков. Устанавливают каркас в разъемную пресс-форму, закладывают в нее готовую смесь, состоящую из 20-30% полимера и 70-80% песка и спрессовывают до получения готового изделия. Изготовление корпуса люка производят аналогичным образом.
Уральским Научно-исследовательским институтом строительных материалов «УралНИИстром» были проведены испытания предлагаемых полимерно-песчаных армированных люков на механическую прочность по методике ГОСТ 3634-99. Испытания показали, что люки выдерживают разрушающую нагрузку, значительно превышающую номинальную нагрузку, установленную ГОСТ 3634-99. Разрушающая нагрузка при испытаниях фиксировалась к моменту образования трещин. Например, люки легкой серии выдержали разрушающую нагрузку от 75 до 112 кН, что превышает установленную ГОСТ 3634-99 номинальную нагрузку в 15 кН.
Как видно из описания полезной модели, заявляемый люк смотрового колодца отличается простой конструкцией, низким содержанием металла, а соответственно значительно более низкой массой корпуса и крышки в сравнении с чугунными, что повышает удобство его монтажа и обслуживания.
Малая металлоемкость и низкая стоимость исходных компонентов значительно снижают себестоимость люка. Люк не представляет интереса для сборщиков металлолома, что способствует сохранности крышек люков и повышению безопасности дорожного движения.
Материал корпуса и крышки обладает высокой стойкостью к агрессивным средам, перепадам температур (от +95°C до -50°C) и долговечностью.
Материал корпуса и крышки и их конструкция обеспечивают высокую прочность люка, которая превосходит прочность чугунных люков по ГОСТ 3634-99. Габаритные размеры люка также соответствуют установленным для чугунных люков требованиям ГОСТ 3634-99. Таким образом, заявляемый люк смотрового колодца может использоваться во всех видах инженерных сетей, бытовой и производственной канализации, тепловой, газовой и городской кабельной сети, а, кроме того, возможна замена украденных или вышедших из строя чугунных крышек на крышки предлагаемой конструкции.