Система профилей для создания замкового соединения

Система угловых 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 основу полезной модели положена задача повышения прочности и надежности системы профилей для создания замкового соединения в применении преимущественно к стенкообразующим сварным элементам шпунтового типа с двутавровым поперечным сечением. Система профилей содержит два профиля. Первый профиль состоит из полосовой части и U-образной боковой кромки, имеющей ось симметрии, параллельную оси симметрии полосовой части, но не совпадающую с ней. Концевые участки U-образной кромки симметричны относительно оси кромки и, загнутые вовнутрь под углом +90°, образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля. Второй профиль состоит из полосовой части и Н-образной боковой кромки, 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 <90°. Изготовление профилей осуществляется методом горячего прессования из круглой заготовки с последующими операциями правки и резки.

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.

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 A₁=A₂ и B ₁=B₂ при сварке профилей с поперечными полками балок, даже при условии, что торцы поперечных полок балок отстоят от вертикальной стойки на одинаковом расстоянии (т.е. C₁ =C₂ и D₁=D₂). 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 +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 <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:

;

Сравнив формулы (1, 2) и (3, 4) видим, что при одинаковой растягивающей нагрузке P₃ для системы-прототипа изгибающий момент М будет больше, чем для системы профилей предлагаемой полезной модели.

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. C₁=C₂ и D₁=D₂ ). 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.

1. Система профилей для создания замкового соединения, содержащая два профиля, состоящих из полосовой части и боковой кромки, причем боковая кромка первого профиля имеет U-образное поперечное сечение, а концевые участки кромки выполнены симметричными относительно оси кромки и, загнутые вовнутрь, образуют открытую полость для размещения в ней боковой кромки второго профиля, причем полка боковой кромки второго профиля выполнена с симметрично загнутыми к оси кромки краями, при этом угол загиба концевых участков второго профиля <90°, а угол загиба концевых участков первого профиля равен +90°, отличающаяся тем, что полосовая часть первого профиля сопряжена с U-образной боковой кромкой так, что оси симметрии полосовой части и U-образной кромки параллельны, но не совпадают, а в месте сопряжения полосовой части и U-образной боковой кромки между их осями симметрии имеется выемка, боковая кромка второго профиля имеет Н-образное поперечное сечение, при этом полосовая часть второго профиля сопряжена с Н-образной кромкой так, что оси симметрии полосовой части и Н-образной кромки параллельны, но не совпадают, а в месте сопряжения полосовой части и Н-образной боковой кромки между их осями симметрии имеется выемка.

2. Система профилей по п.1, отличающаяся тем, что профили выполнены методом горячего прессования из круглой заготовки.