УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСПОРНОЙ РАМКИ ПОЛИМЕРКОНТЕЙНЕРНОГО БАЛЛАСТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Техническое решение относится к области конструкции соединений трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства, в частности ПКБУ или ПКБУ-МКС, являющихся частью каркасов, применяемых в качестве несущих сооружений для заполняемой сыпучим материалом, например грунтом, контейнерной части полимерконтейнерного балластирующего устройства (ПКБУ или ПКБУ-МКС).
Известен узел соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующиего устройства, образованный 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).
Наиболее близким из известных является узел соединения распорной рамки утяжелителя трубопровода, содержащий образующие его 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 одет 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).
Известные узлы соединения не обеспечивают технологичности и требуемой надежности соединения вследствие необходимости использования для сборки инвентарного инструмента, обеспечивающего раскрытие фиксатора стойки внутри полости трубчатого элемента, величину которого и нежелательные последствия (например, образование трещин) визуально сложно контролировать в полости трубчатого элемента. Это снижает надежность соединения.
Задачей настоящего технического решения является создание узла соединения трубчатых элементов имеющих высокую надежность соединения и обеспечивающих быстроту сборки при сокращении трудоемкости работ (снижения числа выполняемых операций).
Технический результат заключается в повышении надежности соединения за счет обеспечения возможности контроля состояния отогнутого язычка замкового соединения до размещения его в полости трубчатого элемента. При этом, отогнутый до размещения в трубчатом элементе язычок в момент введения стойки в сквозной паз (прорезь) продольной балки испытывает у соединяющего его со сплющенным концом стойки основания нагрузки в пределах упругой деформации, направленные в сторону, противоположную полученному при вырубке направлению.
Достигается это тем, что узел соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства образован выполненными из труб стойкой со сплющенным концом и продольной балкой со сквозной, расположенной по образующей трубы около ее торца, внутрь неепрорезью, в которую заведен сплющенный конец стойки, причем сплющенный конец имеет на участке между его торцом и в пределах внутренней поверхности продольной балки прорезь, образованную по U-образной незамкнутой линии, которая по ее длине пересекает стенки сплющенного конца трубы, отсекая от него участки боковых кромок, а по соединяющей боковые стороны прорези продольной стороне - стенки до соединения с продольной балкой отогнуты из сплющенного элемента на острый угол, образуя замок в виде сдвоенного язычка с возможностью опирания его на внутреннюю поверхность образующей продольную балку трубы после его заведения в полость трубы.
у
Данные признаки являются существенными для обеспечения указанного технического результата - надежности и быстроты соединения трубчатых элементов в узел, имеющий в собранном виде, как осевую подвижность стойки относительно продольной балки, так и возможность ограниченного поворота стойки относительно балки. Выполнение этого условия вызвано необходимостью самоустановки образующих узел трубчатых элементов в рабочем положении, т.е. в траншее под осевой нагрузкой от сыпучего материала, размещаемого в контейнере балластного устройства. Конструкция замка обуславливает, в большей степени, восприятие нагрузок в процессе сборки и монтажа полимерконтейнерного балластного устройства в траншее заданного профиля. Существенность признаков определяется и тем, что сплющенный до соприкосновения стенок конец стойки необходим для размещения его в минимально возможном по ширине сквозном пазу продольной балки. Иная форма приведет к увеличению сечения паза, а следовательно - к ослаблению сечения и снижению надежности соединения. Прорезь, образованная по U-образной незамкнутой линии, снижает концентрацию напряжений, а выполнение получаемого при этом язычка отогнутым на остный угол позволяет исключить последующие его деформации, выходящие за величину упругой деформации металла. Тем самым повышается надежность, обеспечивается простота визуального контроля основного элемента замкового соединения - язычка, который после отгиба находится в положении, практически соответствующем по углу наклона проектному положению. Для этого применимы, например, стали Ст2ПС, Ст.3 используемые по ГОСТ 3262 и имеющие предел упругости σ=200-210 МПа. При этом, технический результат может быть усилен тем, что в месте образованной прорези стенки сплющенного конца предварительно - до образования соединения, отогнуты из плоскости сплющенного конца на величину, превышающую соответствующую величину продольного паза, с возможностью упругой деформации при образовании соединения. А образующие сдвоенный язычок стенки трубы могут быть отогнуты с параллельным смещением друг относительно друга с возможностью контактирования с внутренней поверхностью, образующей продольную балку трубы, по меньшей мере, одним из ребер, что обеспечивает создание максимально возможного давления язычка по линии контакта с внутренней поверхностью трубчатого элемента и тем самым ограничивает относительное смещение. А то, что образующие сдвоенный язычок стенки трубы отогнуты с параллельным смещением друг относительно друга с возможностью контактирования с внутренней поверхностью, образующей продольную балку трубы, по меньшей мере, одним из его торцов - обеспечивает возможность восприятия большей величины контактных напряжений, как в язычке (без его деформации), так и в продольной балке, что обеспечивает надежность узла в сборе. То, что сквозная прорезь образована просечкой или вырубкой стенок сплющенной трубы, предпочтительно с одновременным отгибом язычка и имеет параллельные по его длине кромки, сопряженные между собой по дуге, причем сплющенный конец заведен в сквозную прорезь с образованием зазора между сплющенным концом и кромками сквозного паза для обеспечения возможности ограниченного длиной сквозного паза качательного смещения в плоскости продольных осей соединенных трубчатых элементов - обеспечивает быстроту и надежность соединения.
На фиг. 1 представлен общий вид (вид спереди) узла соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства (с вырезом части продольной балки в месте соединения);
На фиг. 2 - вид сбоку на фиг. 1.
Узел соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства образован выполненными из труб распорной стойкой 1 со сплющенным концом 2 и продольной балкой 3 со сквозным внутрь нее пазом 4 (прорезь), расположенным по образующей трубы около ее торца. В сквозной паз 4 заведен сплющенный конец стойки, причем сплющенный конец имеет на участке между его торцом и в пределах внутренней поверхности продольной балки прорезь 5, образованную по U-образной незамкнутой линии 6. Линия 6 по всей ее длине пересекает обе стенки сплющенного конца трубы, отсекая от него в том числе и участки 7 боковых кромок сплющенного конца трубы. По соединяющей боковые стороны прорези продольной стороне 8 обе стенки надрезанного по U-образной незамкнутой линии 6 сплющенного до соединения с продольной балкой конца отогнуты (см. по стрелке на фиг. 2) из сплющенного элемента на острый угол. При этом отогнутые концы образуют замок в виде сдвоенного язычка 9, который при введении с усилием сплющенного конца трубы в продольную прорезь 5 балки имеет возможность опирания его на внутреннюю поверхность образующей продольную балку 3 трубы. При этом, величина предварительно (до размещения в прорези 5) отгиба из плоскости превышает соответствующую величину продольного паза (ширину по касательной, измеренную перпендикулярно образующей трубы), для возможности проявления язычком свойств упругой деформации при образовании соединения. Образующие сдвоенный язычок стенки сплющенного конца трубы могут быть отогнуты с параллельным смещением (скольжением) друг относительно друга с возможностью контактирования с внутренней поверхностью трубы (продольной балки), по меньшей мере, одним из торцевых ребер. Как вариант, образующие сдвоенный язычок стенки трубы могут быть отогнуты с параллельным смещением друг относительно друга с возможностью контактирования с внутренней поверхностью, образующей продольную балку трубы, по меньшей мере, одним из его торцов, т.е. по торцевой поверхности язычка. Сквозная прорезь 5 образована предпочтительно просечкой или вырубкой по U-образной незамкнутой линии 6 стенок сплющенной трубы с одновременным отгибом язычка на требуемый угол. При этом параллельные по его длине кромки сопряжены между собой по дуге, чем снимаются условия концентрации напряжений и обеспечивается надежность конструкции в целом. Целесообразно, чтобы сплющенный конец был заведен в сквозную прорезь 5 с образованием зазора между сплющенным концом и кромками сквозного паза для обеспечения возможности ограниченного длиной сквозной прорези качательного смещения в плоскости продольных осей соединенных трубчатых элементов.
Сборка узла соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства производится следующим образом. Распорная стойка 1 имеющая сдвоенный язычек 9 на сплющенном до контактирования параллельных поверхностей конце 2 вдвигается с усилием, преодолевающим сопротивление упругой деформации сдвоенного язычка, который в результате такого движения защелкивается в полости продольной балки 3. При монтаже в траншее ПКБУ или ПКБУ-МКС распорная стойка 1 воспринимает растягивающие усилия, а язычок за счет его сдвоенности воспринимает усилия без каких-либо нарушений его формы или целостности, тем самым обеспечивая решение поставленной задачи. В рабочем положении распорная стойка 1 воспринимает осевые сжимающие усилия, тем самым исключая язычок из нагруженного состояния. Сжимающие усилия могут передаваться от продольной балки 3 на стойку 1 в месте их контакта по переходной от сплющенной части поверхности стойки 1.
Такое решение исключает использование при сборке ПКБУ или ПКБУ-МКС какого-либо инструмента и значительно повышает производительность работ.