СИСТЕМА ПРОФИЛЕЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗАМКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Полезная модель относится к изготовлению профилей, имеющих боковые кромки, специально предназначенные для зацепления одной с другой, с образованием замкового соединения, которое может быть использовано преимущественно в соединении стенкообразующих сварных элементов шпунтового типа с двутавровым поперечным сечением.
В качестве прототипа, как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому устройству, выбрана система профилей для создания замкового соединения (патент РФ №93092, E02D 5/12, опубл. 20.04.2010) применительно к использованию ее в соединении стенкообразующих сварных элементов шпунтового типа с двутавровым поперечньм сечением. Эта система содержит два профиля: первый -симметричный с U-образной кромкой, образующей открытую полость, и полосовой частью, второй - симметричный с Т-образной кромкой и полосовой частью. Замковое соединение создается за счет размещения Т-образной кромки второго профиля в открытой полости U-образной кромки первого профиля.
1
2
1
2
1
2
1
2
Недостатки прототипа поясняются рисунком (фиг.1) - вид балочной сварной шпунтовой стенки с использованием системы профилей для создания замкового соединения (патент РФ №93092). Недостатками прототипа являются, во-первых, возникновение больших изгибающих моментов М в любом сечении b-с поперечной полки балки вследствие несимметричной сварки полосовых частей профилей и поперечных полок балок. Во-вторых, несовпадение условных осей замковых соединений систем профилей вследствие сложности обеспечения равенств размеров A=A и B=B при сварке профилей с поперечными полками балок, даже при условии, что торцы поперечных полок балок отстоят от вертикальной стойки на одинаковом расстоянии (т.е. C=C и D=D). Это приводит к неодновременному вступлению замковых соединений в работу при растяжении.
Задачей полезной модели является повышение прочности и надежности системы профилей для создания замкового соединения, преимущественно для стенкообразующих сварных элементов шпунтового типа с двутавровым поперечным сечением.
Указанный технический результат полезной модели достигается тем, что предлагаемая система профилей для создания замкового соединения содержит два профиля специальной конфигурации (фиг.2). Первый профиль состоит из полосовой части 1 и U-образной боковой кромки 2, имеющей ось симметрии, параллельную оси симметрии полосовой части, но не совпадающую с ней. Концевые участки U-образной боковой кромки симметричны относительно оси кромки, загнуты вовнутрь под углом α+90° и образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля. В месте сопряжения полосовой части и U-образной боковой кромки между их осями симметрии расположена выемка 3. Второй профиль состоит из полосовой части 4 и Н-образной боковой кромки 5, имеющей ось симметрии, параллельную оси симметрии полосовой части, но не совпадающую с ней. Концевые участки Н-образной боковой кромки симметричны относительно оси кромки, загнуты под углом α<90°. В месте сопряжения полосовой части и Н-образной боковой кромки между их осями симметрии расположена выемка 6.
Недостатки прототипа устраняются за счет следующего. Во-первых, профили привариваются к поперечным полкам балок так, чтобы имел место плотный контакт по двум перпендикулярным плоскостям поперечных полок балок, полосовой части и U-образной боковой кромки первого профиля, а также полосовой части и Н-образной боковой кромки второго профиля. При этом оси симметрии всех конструктивных элементов параллельны (фиг.3). Выемки на пересечении полосовой части и U-образной боковой кромки первого профиля и пересечении полосовой части и Н-образной боковой кромки второго профиля обеспечивают плотное прилегание профилей к поперечным полкам балок без подрезки их углов.
Рассмотрим силовую схему элемента abcd поперечной полки балки (фиг.3). Растягивающая нагрузка и изгибающий момент в поперечном сечении bc определяются соответственно по формулам:
;
Далее рассмотрим силовую схему аналогичного элемента abcd поперечной полки балки для системы-прототипа (фиг.1). Растягивающая нагрузка и изгибающий момент в поперечном сечении bc определяются соответственно по формулам:
;
3
Сравнив формулы (1, 2) и (3, 4) видим, что при одинаковой растягивающей нагрузке P для системы-прототипа изгибающий момент М будет больше, чем для системы профилей предлагаемой полезной модели.
1
2
1
2
Во-вторых, другой недостаток прототипа устраняется за счет того, что плотное прилегание по двум плоскостям поперечных полок балок, полосовой части и U-образной боковой кромки первого профиля, а также полосовой части и Н-образной боковой кромки второго профиля обеспечивает совпадение условных осей замковых соединений (фиг.4) при условии, что торцы поперечных полок балок отстоят от вертикальной стойки на одинаковом расстоянии (т.е. C=C и D=D). Это приводит к одновременному вступлению замковых соединений в работу при растяжении.
Сущность полезной модели и возможность ее реализации поясняются рисунками (фиг.3, 4). На фиг.3 изображен вариант использования системы профилей для создания замкового соединения. На фиг.4 изображен вид шпунтовой стенки из балочных двутавровых сварных шпунтов с использованием системы профилей для создания замкового соединения.
Для создания замкового соединения Н-образную боковую кромку второго профиля вставляют в открытую полость U-образной боковой кромки первого профиля с торца профиля. Размеры U-образной боковой кромки первого профиля и Н-образной боковой кромки второго профиля такие, что обеспечивается их свободное движение относительно друг друга. При малых нагрузках исключено «выскакивание» Н-образной боковой кромки второго профиля из U-образной боковой кромки первого профиля. Указанные значения углов загиба концевых участков профилей при создании замкового соединения обеспечивают контакт по прямым отрезкам при растяжении вдоль оси симметрии при выполнении следующего условия: оси симметрии U-образной боковой кромки первого профиля и Н-образной боковой кромки второго профиля совпадают.
Изготовление профилей осуществляется методом горячего прессования из круглой заготовки с последующими операциями правки и резки.
Система профилей для создания замкового соединения может быть использована при соединении преимущественно стенкообразующих сварных элементов шпунтового типа с двутавровым поперечным сечением.