РАСПОРНАЯ РАМКА ПОЛИМЕРКОНТЕЙНЕРНОГО БАЛЛАСТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Техническое решение относится к области конструкции распорных рамок полимерконтейнерного балластирующего устройства (ПКБУ) или ПКБУ-МКС (сдвоенных), являющихся каркасом, применяемым в качестве несущих сооружений для заполняемой сыпучим материалом, например грунтом, контейнерной части полимерконтейнерного балластирующего устройства.
Известна распорная рамка утяжелителя трубопровода, содержащая образующие ее продольный и поперечные трубчатые стержневые элементы, последний из которых выполнен с плоским по форме уширением на концах, полученным, предпочтительно, путем сплющивания концов труб, а продольный имеет паз для размещения указанных уширений, причем в уширении выполнен паз с отгибаемым элементом-фиксатором, которым поперечный стержневой элемент надет на стенку продольного трубчатого стержневого элемента, паз в уширении выполнен посередине в форме П-образного выруба с отгибаемым элементом, причем отгибаемый элемент выполнен с возможностью отгиба внутрь продольного стержневого элемента так, что в рабочем положении образует замок, препятствующий извлечению поперечного элемента из продольного (патент РФ №85600 U1, 10.08.2009).
Наиболее близким из известных является распорная рамка полимерконтейнерного балластирующиего устройства, образованная выполненными из труб поперечной стойкой со сплющенным концом и продольной балкой со сквозным внутрь нее пазом, расположенным по образующей трубы, в которую заведен сплющенный конец поперечной стойки, причем сплющенный конец имеет на участке между его торцом и в пределах внутренней поверхности продольной балки прорезь, образованную по П-образной ломанной или U-образной или V-образной незамкнутой линии, которая по ее боковым сторонам полностью пересекает стенку сплющенного конца трубы, отсекая от него участки боковых кромок, а по соединяющей боковые стороны прорези продольной стороне - пересекает сплющенный конец до половины его толщины, образуя замок в виде язычка, отгибаемого из сплющенного элемента на величину, превышающую соответствующую величину сквозного паза, (патент РФ №83578 U1, 10.06.2009).
Известные конструкции распорной рамки не в должной мере обеспечивают требуемую надежность вследствие возможности деформации фиксатора при перемещении конструкции, содержащей такой узел. Такая деформация может произойти в рамке в месте соединения ее трубчатых элементов распорной рамки вследствие потери устойчивости фиксатора при импульсном, кратковременном приложении направленной продольно нагрузки, т.к. в известных конструкциях узла соединения не соблюдается конструктивное условие, препятствующее этому и заключающееся в отсутствии ослабляющего фиксатор сварного шва на сплющенном участке его выполнения, а также заданное значение диапазона угла отгиба фиксатора (с соблюдением плоскостности его формы), при котором он не теряет устойчивость в случае приложения таких нагрузок.
Задачей настоящего технического решения является создание распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства, обладающей надежностью за счет исключения изгиба фиксатора при приложении к нему кратковременных сжимающих продольно направленных нагрузок.
Технический результат заключается в надежности распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства в условиях его сборки и эксплуатации за счет исключения возможности потери устойчивости отогнутого конца фиксатора под импульсными нагрузками.
Достигается это тем, что в распорной рамке полимерконтейнерного балластирующего устройства, образованной поперечными стойками и соединенными с ними верхней и нижней продольными балками через прорези, выполненные в них по образующей балки, поперечные стойки имеют на противоположных их концах сплющенные взаимно параллельные участки, размещенные в соответствующих прорезях балок и зафиксированные в них с возможностью ограниченного поворота относительно них при плоскопараллельном продольном смещении продольных балок, отличающейся тем, что каждый фиксатор образован сквозной прорезью боковой части сплющенного конца трубы поперечной стойки на не имеющем сварного шва его участке, а отгиб фиксатора (из плоскости) выполнен на величину, не превышающую 15° и составляющую не менее ширины продольной прорези, с сохранением плоскостности по всей длине отогнутой его части. При этом фиксатор может быть расположен параллельно оси шва на сплющенном конце трубы на расстоянии от него не менее толщины стенки трубы. А сопряжения фиксатора со сплющенным участком трубы могут быть выполнены по радиусу, не меньшему толщины металла стенки трубы. Дополнительно распорная рамка полимерконтейнерного балластирующего устройства может быть снабжена имеющей сплющенные концы центральной поперечной стойкой большего диаметра, чем стойки, расположенные симметрично по обе стороны от нее, а верхняя и нижняя продольные балки выполнены с прорезями под сплющенные концы центральной поперечной стойки.
Связь указанных признаков с техническим результатом (существенность признаков) состоит в следующем. Выполнение распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства, содержащего распорную продольную стойку в виде трубы со сплющенным концом, размещенным в замкнутой продольной прорези перпендикулярно расположенной к ней полой балки и имеющим замковую часть в виде размещенного в полости балки фиксатора, определяет действующие в таком соединении нагрузки, одна из которых - осевая, действующая по продольной оси - рассматривается в данном случае. При такой нагрузке, возникающей в, именно, таком соединении узла, будет кратковременно задействован фиксатор, удерживающий весь узел в собранном состоянии. Деформация (потеря устойчивости) фиксатора под действием сжимающей нагрузки возможна в пределах угла его отгиба, превышающих значения 15°. При значении угла, обеспечивающем отгиб менее ширины продольной прорези, фиксация соединения может быть не выполнена, а надежность соединения не достаточна. Отгиб от значения не менее ширины продольной прорези до указанного значения (включительно) при соблюдении требований прямолинейности и плоскостности фиксатора и выполнении его вне зоны сварного продольного шва трубы (шов ослабляет несущую способность отгиба фиксатора и приводит к неравномерности его деформации, т.е. к отклонению от плоскостности) позволяет повысить устойчивость фиксатора, т.е. обеспечить надежность соединения узла. При превышении указанного значения величины угла происходит потеря устойчивости фиксатора и его деформация изгибом. Дополнительно, расположение оси фиксатора параллельно шву на сплющенном конце трубы на расстоянии от него, не меньшем толщины стенки трубы, определяет квазипрямоугольную форму сечения фиксатора, а сопряжения фиксатора со сплющенным участком трубы по радиусу R, не меньшем толщины металла стенки трубы - исключают места концентрации напряжения, что также направлено на повышение надежности узла в целом.
На фиг. 1 представлен общий вид распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства.
На фиг. 2 - представлено соединение трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства в рабочем положении фиксатора.
На фиг. 3 - вид сверху поперечной стойки распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства.
На фиг. 4 - вид сбоку распорной стойки узла соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства.
На фиг. 5 - вид «А» на фиг. 4 (в масштабе).
На фиг. 6 - узел в сборе (повернуто по стрелке «А»).
На фиг. 7 - соединение стойки с балкой в сборе, вид по стрелке В на фиг. 6.
Фото 8 показывает общую конструкцию узла соединения.
Распорная рамка полимерконтейнерного балластирующего устройства содержит не менее двух распорных поперечных стоек 1 в виде трубы со сплющенным концом 2. Сплющенный конец 2 каждой стороны стойки 1 размещен в замкнутой продольной прорези 3, перпендикулярно расположенной к ней полой продольной балки 4. Замковая часть выполнена в виде размещенного в полости балки 4 фиксатора 5, отгибаемого в процессе сборки узла от продольной прорези 3 балки 4 в направлении из плоскости сплющенного конца трубы после его заведения в прорезь 3 соответствующей верхней 4 или нижней 6 продольных балок. Фиксатор 5 образован на участке сплющенного конца трубы, не имеющем сварного шва (см. фиг. 5). Отгиб фиксатора выполнен на измеренную по обращенной к продольной прорези величину, не превышающую 15° и составляющую не менее ширины продольной прорези 3 при условии сохранения его плоскостности по всей (не считая места отгиба) длине. Кроме того, для усиления технического результата фиксатор может быть расположен параллельно оси шва на сплющенном конце трубы на расстоянии от него, не менее толщины стенки трубы. Сопряжения фиксатора 5 со сплющенным участком трубы выполнены по радиусу R, не меньшем толщины металла стенки трубы, что обеспечивает надежность путем исключения деформации из-за потери устойчивости в нерасчетном направлении.
При соединении трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства в прорези 3 полых балок 4 и 6 вставляют сплющенные концы 2 с фиксатором 5. После размещения фиксатора в полости балки 4 специальным инвентарным ключом производят поворот фиксатора 5 на угол до 15°. При сборке ряда таких узлов образуется распорная рамка полимерконтейнерного балластирующего устройства (ПКБУ или его модификации ПКБУ-МКС, в которой дополнительно установлена центральная поперечная стойка большего диаметра, чем стойки, расположенные симметрично по обе стороны от нее, а верхняя и нижняя продольные балки 4 и 6 выполнены с прорезями под сплющенные концы центральной поперечной стойки). В рабочем положении стойка 1 испытывает только сжимающие нагрузки, однако в процессе монтажа (в траншее) на фиксатор, при подъеме рамки действуют сжимающие нагрузки с изгибающей составляющей. При таком исполнении распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства влияние изгибающей составляющей сводится к минимуму, оставляя фиксатор 5 в проектном положении, что обеспечивает дальнейшую надежную работу узла и полимерконтейнерного балластирующего устройства в целом с возможностью его извлечения из траншеи в сборе.