ЭЛЕМЕНТ ОПАЛУБОЧНЫХ ЩИТОВ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструктивному элементу опалубочных щитов, содержащему втулку и сварной опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения, и может быть использована при производстве опалубочных щитов, применяемых при возведении монолитных зданий и сооружений различного назначения.
Аналогом заявленной полезной модели является элемент опалубочных щитов (RU 85523 U1, 10.08.2009), содержащий коническую втулку и опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения, содержащий нижнюю полку и верхнюю опорную площадку, к которым примыкают вертикальные торцевая стойка с отгибом в ее верхней части и тыльная стойка с образованной на ней замковой впадиной, наружный конец верхней поверхности которой совмещен с концом опорной площадки, при этом нижняя полка выполнена с первым отверстием, верхняя опорная площадка выполнена со вторым отверстием, соосным первому отверстию, втулка вставлена в упомянутые отверстия опалубочного профиля и закреплена на верхней опорной площадке и нижней полке, причем большее основание усеченного конуса втулки расположено в первом отверстии.
Недостатками известного технического решения является низкая прочность элемента опалубочных щитов.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является элемент опалубочных щитов (RU 141556 U1, 23.12.2013), содержащий втулку с конической частью в виде усеченного конуса и цилиндрической частью и опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения, содержащий нижнюю полку и верхнюю опорную площадку с углублением, к которым примыкают вертикальные торцевая стойка с углублением и отгибом в ее верхней части и тыльная стойка с образованной на ней замковой впадиной, имеющей поперечное сечение в форме трапеции, наружный конец верхней поверхности которой совмещен с концом опорной площадки, при этом нижняя полка выполнена с первым отверстием, верхняя опорная площадка выполнена со вторым отверстием, соосным первому отверстию, втулка вставлена в упомянутые отверстия опалубочного профиля и закреплена на верхней опорной площадке и нижней полке, причем большее основание усеченного конуса втулки расположено в первом отверстии.
Недостатком приведенного выше технического решения является выполнение опалубочного профиля из готовой трубы, в связи с чем профилирование осуществляется по сложному технологическому процессу на дорогом оборудовании с высокими энергозатратами, что значительно увеличивает себестоимость продукции. При этом не определены углы трапеции, в связи с чем не обеспечивается оптимальная разгрузка замковой впадины при действующих циклических нагрузках, в том числе со стороны втулки, что приводит к ее разрушению.
Технической проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является повышение надежности элемента опалубочных щитов, содержащего втулку и сварной опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения, в частности в его наиболее ослабленных местах - в зоне сварного шва опалубочного профиля и его замковой впадины.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение прочности элемента опалубочных щитов, содержащего втулку и сварной опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения.
Заявленный технический результат обеспечивается тем, что в элементе опалубочных щитов, содержащем втулку с конической частью в виде усеченного конуса и цилиндрической частью и опалубочный профиль замкнутого коробчатого сечения, содержащий нижнюю полку и верхнюю опорную площадку с углублением, к которым примыкают вертикальные торцевая стойка с углублением и отгибом в ее верхней части и тыльная стойка с образованной на ней замковой впадиной, имеющей поперечное сечение в форме трапеции, наружный конец верхней поверхности которой совмещен с концом опорной площадки, при этом нижняя полка выполнена с первым отверстием, верхняя опорная площадка выполнена со вторым отверстием, соосным первому отверстию, втулка вставлена в упомянутые отверстия опалубочного профиля и закреплена на верхней опорной площадке и нижней полке, причем большее основание усеченного конуса втулки расположено в первом отверстии, в соответствии с предлагаемым решением опалубочный профиль выполнен из стальной ленты, соединенной сварным швом, который расположен на опорной площадке, при этом расстояние от конца опорной площадки со стороны тыльной стойки до сварного шва и высота упомянутой трапеции составляют 15-45% длины опорной площадки, нижняя поверхность замковой впадины расположена под углом α=100…120° к вертикальной части тыльной стойки до замковой впадины, а верхняя поверхность замковой впадины расположена под углом β=20…40° к опорной площадке, причем второе отверстие расположено на верхней опорной площадке на расстоянии его кромки от сварного шва, равном 1…4 толщины ленты опалубочного профиля, в направлении торцевой стойки, при этом втулка содержит впадину и кольцевые первый, второй и третий выступы, причем первый выступ и второй выступ расположены с образованием между ними упомянутой впадины втулки, второй выступ выполнен на торце конической части меньшего диаметра, цилиндрическая часть расположена со стороны первого выступа, третий выступ выполнен на конической части, расположен с внутренней стороны опалубочного профиля и уперт в нижнюю полку, а крепление втулки на опорной площадке выполнено посредством зажатия первым и вторым выступами опорной площадки во впадине втулки.
Повышение прочности заявленного элемента опалубочных щитов обеспечивается за счет расположения сварного шва опалубочного профиля и его замковой впадины относительно действующих рабочих усилий на опалубочный профиль, в том числе и со стороны втулки. Так, для оптимального разгружения зоны сварного шва и замковой впадины путем перенесения восприятия рабочей нагрузки, в том числе и от втулки, на другие участки профиля наиболее рационально размещать сварной шов и меньшее основание трапеции замковой впадины приблизительно в одной вертикальной плоскости замкнутого профиля. При этом расстояние от конца опорной площадки со стороны тыльной стойки до сварного шва и высота упомянутой трапеции, т.е. глубина замковой впадины, должны составлять 15-45% длины опорной площадки, а кромка отверстия на верхней опорной площадке должна быть расположена на расстоянии, равном 1…4 толщины ленты опалубочного профиля, от сварного шва в направлении торцевой стойки, т.е. в направлении от замковой впадины. Расположение на верхней опорной площадке сварного шва относительно кромки отверстия на расстоянии, равном 1…4 толщины ленты, позволяет исключить возможность прогиба опорной площадки в зоне сварного шва при создании втулкой рабочей нагрузки.
Замковую впадину в форме трапеции целесообразно выполнять с нижней поверхностью, расположенной под углом α=100…120° к вертикальной части тыльной стойки до замковой впадины, и верхней поверхностью - расположенной под углом β=20…40° к опорной площадке, т.к. при расположении поверхностей замковой впадины под данными углами обеспечивается разложение рабочей силы на ее горизонтальную и вертикальную составляющие, что предотвращает деформацию сжатия участка замковой впадины, в результате чего также повышается прочность конструкции опалубочного профиля. Кроме того, размещение на опорной площадке рабочих конструктивных элементов (палубы), предохраняет сварной шов от механических повреждений, в связи с чем обеспечивается высокая прочность заявленного сварного профиля.
Выполнение верхней опорной площадки с углублением, т.е. выдавкой внутрь опалубочного профиля, повышает жесткость, а следовательно и прочность конструкции. Выполнение углубления на вертикальной торцевой стойке, вдавленной внутрь опалубочного профиля, обеспечивает снижение напряжений на вертикальной торцевой стойке, и следовательно повышает прочность конструкции опалубочного профиля. Отгиб в верхней части торцевой стенки также обеспечивает необходимую прочность профиля.
Втулка выполняется с тремя кольцевыми выступами и ее крепление в опалубочном профиле обеспечивается посредством зажатия первым и вторым выступом втулки опорной площадки во впадине втулки, при этом третий выступ уперт в нижнюю полку, в результате чего придается жесткость конструкции и исключается возможность осевых перемещений втулки относительно опалубочного профиля.
Первый и второй выступы осуществляют воздействие на верхнюю опорную площадку по периметру второго отверстия в противоположных направлениях, тем самым указанные силы компенсируют друг друга, в связи с чем исключается возможность прогиба верхней опорной площадки в зоне сварного шва, т.к. последний находится в непосредственной близости от второго отверстия. Третий выступ, упертый в нижнюю полку и второй выступ, давящий на верхнюю опорную площадку, также воздействуют на опалубочный профиль в противоположных направлениях, по существу обеспечивая распорку профиля, в связи с чем исключается возможность прогиба упомянутых нижней полки и верхней опорной площадки, в том числе и в зоне сварного шва. Таким образом, исключение возможности прогиба в указанных выше местах опалубочного профиля обеспечивает высокую прочность всей заявленной конструкции.
Форма втулки, имеющей коническую часть и цилиндрическую часть, отходящую от первого кольцевого выступа втулки, позволяет оптимально распределить осевую нагрузку на втулку для повышения прочности заявленной полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1).
Элемент опалубочных щитов содержит втулку с конической частью в виде усеченного конуса 10 и цилиндрической частью 11 и сварной опалубочный профиль, имеющий замкнутое коробчатое прямоугольное сечение. Сварной опалубочный профиль содержит вертикальную торцевую стойку 1 с углублением, усиленную в верхней части отгибом 2 с поднутряющим углом, вертикальную тыльную стойку 3, в верхней части которой имеется замковая впадина 4, нижнюю полку 5 и верхнюю опорную площадку 6 с углублением. Замковая впадина 4 выполнена в форме трапеции, вогнутой в сторону торцевой стойки 1. При этом наружный конец верхней поверхности 7 замковой впадины 4 совмещен с концом опорной площадки 6. Сварной шов 9 расположен на опорной площадке 6 на расстоянии от ее конца со стороны тыльной стойки равном 15-45% длины опорной площадки. Причем высота упомянутой трапеции также равна 15-45% длины опорной площадки. Нижняя поверхность 8 замковой впадины расположена под углом α=100…120° к вертикальной части тыльной стойки до замковой впадины. Верхняя поверхность 7 замковой впадины расположена под углом β=20…40° к опорной площадке. Углубление на вертикальной торцевой стойке вдавлено вглубь опалубочного профиля. Нижняя полка 5 выполнена с первым отверстием, верхняя опорная площадка 6 выполнена со вторым отверстием, соосным первому отверстию. Втулка вставлена в упомянутые отверстия опалубочного профиля и закреплена на верхней опорной площадке и нижней полке. Большее основание усеченного конуса втулки расположено в первом отверстии. Второе отверстие расположено на верхней опорной площадке на расстоянии его кромки от сварного шва, равном 1…4 толщины ленты опалубочного профиля, в направлении торцевой стойки. Втулка содержит впадину 15 и кольцевые первый 12, второй 13 и третий 14 выступы. Первый выступ 12 и второй выступ 13 расположены с образованием между ними упомянутой впадины 15, второй выступ 13 выполнен на торце конической части 10 меньшего диаметра, цилиндрическая часть 11 расположена со стороны первого выступа 12, третий выступ 14 выполнен около торца конической части 10 большего диаметра и расположен с внутренней стороны опалубочного профиля. Крепление втулки на опорной площадке выполнено посредством зажатия первым 12 и вторым 13 выступами опорной площадки во впадине 15 втулки. Третий выступ 14 упирается в нижнюю полку 5.
Опалубочный профиль изготавливается из стальной полосы толщиной 2-3 мм, в основном марок Ст3, Ст08пс, Ст10-20, путем ее профилирования, например на прокатном стане, с последующей сваркой, например индукционной сваркой или сваркой токами высокой частоты. При этом грат в зоне сварного шва не должен превышать 0,2 мм.
Втулка выполнена из бесшовной, например цельнотянутой, или сварной стальной трубы. Втулка представляет собой тонкостенную полую осесимметричную деталь. Втулка частично расположена во внутреннем пространстве опалубочного профиля и проходит через его первое и второе отверстия. Крепление втулки в профиле может быть выполнено различными способами, например посадка с натягом, развальцовка, фиксация по периметру отверстия посредством выступов, упирающихся в материал стенки, в которой выполнено отверстие.
Коническая часть 10 представляет собой конструктивный элемент втулки, выполненный в виде усеченного конуса. Край конической части 10 меньшего диаметра соединен со вторым выступом 13. Внешний диаметр второго выступа 13 выполнен с обеспечением возможности прохождения втулки через первое отверстие и предотвращения его прохождения через второе отверстие опалубочного профиля. Второй выступ 13 с одной стороны соединен с конической частью 10, а с противоположной стороны соединен с впадиной 15. Второй выступ 13 расположен во внутреннем пространстве опалубочного профиля.
Первый выступ 12 представляет собой расширяющуюся с внешней стороны часть втулки. Внешний диаметр первого выступа 12 выполнен с обеспечением предотвращения прохождения первого выступа 12 через второе отверстие опалубочного профиля. Первый выступ 12 с одной стороны соединен с цилиндрической частью 11, ас противоположной стороны соединен с впадиной 15. Первый выступ 12 расположен с внешней стороны опалубочного профиля на верхней опорной площадке 6.
Впадина 15 представляет собой заужение внешней поверхности втулки, расположенное между первым выступом 12 и вторым выступом 13. Впадина 15 выполнена с обеспечением возможности расположения во втором отверстии опалубочного профиля. Поверхность первого выступа 12 со стороны впадины 15 упирается во внешнюю поверхность верхней опорной площадки 6, а поверхность второго выступа 13 со стороны впадины 15 упирается во внутреннюю поверхность верхней опорной площадки 6.
Третий выступ 14 представляет собой выпирающую наружу часть втулки, расположенную около торца конической части 10 большего диаметра. Третий выступ 14 выполнен с обеспечением возможности упора втулки в нижнюю полку и удержания втулки от выпадения из опалубочного профиля через первое отверстие. При этом втулка может быть закреплена на нижней полке, например с внешней стороны опалубочного профиля путем развальцовки ее кромки.
Цилиндрическая часть 11 представляет собой конструктивный элемент втулки, выполненный в виде прямого кругового цилиндра. Цилиндрическая часть 11 выполнена с обеспечением возможности прохождения через второе отверстие до формирования первого выступа 12, который формируется давлением, например посредством пресса. Цилиндрическая часть 11 расположена с внешней стороны опалубочного профиля.
Сборку элемента опалубочного профиля осуществляют следующим образом. Изготавливают опалубочный профиль путем сварки профилированной металлической ленты. В верхней опорной площадке 6 и в нижней полке 5 выполняют соответственно второе и первое отверстия, которые расположены соосно друг другу. Изготавливают втулку, состоящую из конической части 10, второго выступа 13 и цилиндрической части 11. Втулку цилиндрической частью 11 заводят в первое отверстие, а затем во второе отверстие. Цилиндрическую часть 11 располагают с внешней стороны верхней опорной площадки 6, а коническую часть 10 со вторым выступом 13 - во внутреннем пространстве опалубочного профиля. При этом второй выступ 13 упирается во внутреннюю поверхность верхней опорной площадки 6 по периметру второго отверстия. Со стороны внешней поверхности верхней опорной площадки 6 из цилиндрической части 11 формируют первый выступ 12. При этом происходит формирование впадины 15 между первым выступом 12 и вторым выступом 13. Первый выступ 12 упирается во внешнюю поверхность верхней опорной площадки 6. Таким образом, обеспечивается крепление втулки в опалубочном профиле без применения сварного соединения. При этом сохраняются прочностные свойства металла в месте крепления втулки и опалубочного профиля.
Формирование третьего выступа 14 производят после установки конической части 10 со вторым выступом 13 в первое отверстие и второе отверстие. При этом третий выступ 14 выполняют с обеспечением возможности его упора в нижнюю полку и удержания конической части 10 внутри опалубочного профиля.
Элемент опалубочных щитов имеет следующие параметры, обеспечивающие его высокую прочность. Ширина нижней полки 5 равна 60±0,3 мм. Длина опорной площадки равна 54±2,0 мм. Высота тыльной стойки 3, начиная от нижней полки 5 до нижней поверхности 8 замковой впадины 4 равна 56,5 мм. Высота торцевой стойки 1 вместе с отгибом 2 равна 120±0,5 мм. Опорная площадка 6 около отгиба 2 имеет выдавку внутрь сечения на 2 мм. Углубление на вертикальной торцевой стойке выполнено вдавленным на 2±1 мм внутрь опалубочного профиля. Диаметр цилиндрической части втулки равен 24-29 мм, диаметр конической части большого сечения втулки равен 27-33 мм, толщина стенки втулки 2-5 мм.
Таким образом, заявленная конструкция элемента опалубочного профиля обладает высокой надежностью при эксплуатации за счет исключения разрушения в зонах замковой впадины и сварного шва. При этом заявленный элемент опалубочного профиля при высокой прочности имеет меньший вес по сравнению с известными техническими решениями за счет уменьшения толщины его стенки, что ведет к улучшению его эксплуатационных характеристик, снижению стоимости изделий и транспортных расходов.