NO316629B1 - Forbindelsesanordning for master, stolper og liknende stangkonstruksjoner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en forbindelsesanordning som angitt i innledningen til patentkrav 1, for bærestrukturer, så som master, stolper o.l., for bruk ved trafikkårer. Dessuten gjelder oppfinnelsen slike bærestrukturer som er utformet integrert med en slikt forbindelsesanordning.

Slike forbindelsesanordninger for master/stolper o.l. kan brukes for trafikkinformasjons- og/eller belysningsformål, f.eks. for trafikkskilt, lyssignal, hel-og halvportaler, gatebelysning, vegrekkverk og andre komponenter som skal knekke eller være ettergivende og ta opp støtenergi etter angitte kriterier.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Lysmaster, skilt o.s.v. inngår i dag i et helhetlig trafikkmiljø. Slike konstruksjoner er typisk montert til et fundament i betong el. lign. og må dimensjoneres for å tåle både sin egen vekt og naturlaster som snø og vind og andre laster. Dette medfører at de kan få svært uheldige egenskaper med hensyn på stivhet og lastkapasitet i en påkjørsel med et kjøretøy. Den økende prioriteringen av trafikksikkerhet i mange land har ført til at også trafikkmiljøet søkes utformet slik at det gir passiv sikkerhet for trafikanter. I forbindelse med dette er det utarbeidet en Europeisk norm for testing og godkjenning av ettergivende vegutstyr: EN 12767 Passive safety of support structures for road equipment. Denne standarden stiller krav til at trafikkutstyr skal være ettergivende og i hovedsak energiabsorberende. Ettergivende master klassifiseres etter deres energiabsorberende evne i følgende klasser:

HE: Høyt energiabsorberende

LE: Lavt energibasorberende

NE: Ikke energiabsorberende

I HE klassen skal et kjøretøy fanges fullstendig og retarderes kontrollert av kombinert energtabsorbsjon i bilen og den aktuelle trafikk-konstruksjonen. For LE klassen retarderes kjøretøyet kontrollert ned til en såkalt utslippshastighet hvor den aktuelle bærestrukturen deretter skal ryke og slynges bort. Både for HE og LE klassen stilles det krav til at ingen løse deler skal slynges ut samt at ingen deler skal trenge inn i bilkupeen. I NE -klassen skal konstruksjonen kuttes umiddelbart ved treff og slynges bort. Dette kalles vanligvis for et "break-away" system.

Kjent teknikk

Norsk patentskrift 160458 beskriver en stolpe med en mantel og stenger tilpasset for statisk samvirke med hverandre og hvilke er forbundet med hverandre slik at samvirket brytes når stolpen utsettes for en lokal belastning av en forutbestemt størrelse i tverretningen. Det spesielle er at mantelen er utformet som et polygonalt legeme og framstilt ved ekstrudering. I hjørnene er det anordnet innvendige spor som danner bruddlinjer, og i det minste på noen av mantelens sider er det anordnet åpne kanaler avgrenset av tunger som rager innover. Stengene er anbrakt i kanalen, fortrinnsvis under forspenning fra klemtunger. I denne løsningen skal stengene og mantelen virke sammen for opptak av statiske laster og har ingen tiltenkt effekt ved påkjørsel. Her har stengene ingen aksiell forspenning.

Det er kjent ei rekke break-away systemer som skal redusere skadene på kjøretøy og passasjerer ved påkjørsel. For eksempel er systemer som konsentrerer deformasjonene i forskjellige utførelser av bolter som festes til ei fotplate vist i US-patentskrifter 3,637,244, 3,951,556, 3,967,906, 6,056,471. Felles for disse er at disse ikke separerer stivhet og moment- og skjær-styrke. Følgelig vil områdene som er nedjustert for å kontrollere en kapasitet også medføre redusert stivhet og styrke for andre laster, samt å gi betydelig fare for utmattingsproblemer.

Kanadisk patentskrift 973677 (Shewchuck) viser også et break-away system. Dette systemet består av flere koblingsrør, laget av et sprøtt materiale, med bruddanviserspor og innvendige gjenger i begge ender. Hver ende av rørene er skrudd til en plate med en innvendig bolt med gjenger. Systemet bryter sammen ved at røret sprekker opp fra bruddanviseren i røret pga momentbelastningen fra boltene. Det er koblingsrørenes momentkapasitet som begrenses og boltene forblir intakte. Ingen forspenning av røret er mulig her siden det ikke benyttes atskilte strekk og trykkelementer. Ingen "styltevirkning" ved hjelp av rørene er mulig siden løsningen bolter medfører full momentinnspenning av rørets ender. Det er heller ikke mulig å øke aksialstivheten eller momentstivheten til denne koblingen ved å øke antall rør uten at dette automatisk vil medføre større styrke for skjærkraft og moment siden rørene forutsettes skrudd fast med en innvendig innsatt bolt i begge endene. Videre ulemper med denne løsningen er nøye beskrevet i US-patentskrift 5,855,443 (Faller et al. 1999).

Fra US-patentskrift 4,923,319 (Dent 1990) er det kjent en forbindelsesanordning med to monteringsplater som er holdt sammen av gjennomgående bolter med et på forhånd produsert spenningskonsentrerende punkt. Dette er utformet av ett stykke material som er dreiet til en form av en gjennomgående bolt med koniske skuldre som konsentrerer all skjærdeformasjon inn i ett svekket punkt midt mellom monteringsplatene. Dette punktet er beregnet for å brytes ved påkjørsel, men er også svært sårbart for utmatting.

Fra US-patentskrift 5,855,443 (Faller et al. 1999) er det kjent en tilsvarende forbindelsesanordning som også har to monteringsplater som blir holdt sammen av gjennomgående bolter. Til forskjell fra 4,923,319 (Dent 1990) er det her rundt hver bolt mellom monteringsplatene montert to løse skjærringer med en felles anleggsflate. De to skjærringene er stivt forbundet med monteringsplatene ved at skjærringene passer inn i hull i monteringsplatene. Karakteristisk for skjæringene er at de har to forskjellige diametre, hvor den minste passer til hullene i monteringsplatene og den største er vendt mot den flaten hvor skjærdeformasjonen skal konsentreres. De løse skjær-ringene gir boltene et større effektivt tverrsnitt med hensyn på skjærdeformasjon og forhindrer bøyningsdeformasjon av boltene. Der hvor ringene møtes vil derimot det effektive tverrsnittet være kun boltetverrsnittet slik at skjærdeformasjonen konsentreres om dette punktet. Ved påkjørsel skal de løse ringene medvirke til at boltene skjæres over og sikrer kollaps. Begge disse to løsningene baseres seg på ren avskjæring av bolter ved hjelp av spenningskonsentrerende elementer. For at et slik løsning skal fungere som forutsatt, kreves det at avstanden mellom monteringsplatene er liten siden denne er gitt av forholdet mellom diameter og lengde.

En stor ulempe med utformingen med to løse skjær-ringer (US 5,855,443 Faller) er at den er meget sårbar for friksjon. Hvis den gjennomgående bolten settes til for hardt eller forspennes, vil friksjonsmotstanden mellom de to løse skjær-ringene fort kunne bli større enn kraften som skal til for å skjære av en bolt. Dette vil også være tilfelle når det virker moment på en slik kobling siden dette vil medføre normalspenninger på kontaktflaten mellom skjær-ringene og dermed effekt av friksjon. Vår oppfinnelse, som er forklart nedenfor, er ikke sårbar med hensyn til friksjon, siden vi benytter oss av lange parallelle trykkelementer med "styltevirkning" som velter sideveis når skjærkraften overstiger en forutbestemt størrelse.

I US patentskrift 6,210,066 (Dent 2001) er det beskrevet en break-away-kobling hvor det bare skal benyttes ett break-away- koblingselement. Dette har prinsipielt identisk form som beskrevet av Dent 1990 (US 4,923,319) med en gjennomgående bolt med et "preformed stress point". For å oppnå motstand mot bøyning i koblingen, benyttes det i 6,210,066 patentet vertikale "legs" eller legger som utgjøres av sideveggene til endefestet til stolpen eller egne sidevegger som er stivt forbundet med det øvre endefestet til stolpen og "slidably engaged" med det nedre. Det er så montert inn en horisontal plate mellom disse sideveggene eller "legs". En nedre horisontal plate avslutter det nedre endefestet (fra fundamentet) og på denne er det ikke "legger", men det er meningen at "leggene" skal gli på denne. Avstanden mellom de to horisontale platene er diktert av avtanden mellom skuldrene på break-away-forbindelsen. Denne løsning er begrenset til små bærestrukturer med svært liten momentbelastning fra ordinære belastninger så som vind, siden indre momentarmen maksimalt kan bli halve av stolpens diameter. Løsningen vil bli sårbar for utmatting siden det benyttes et spenningskonsentrerende element. Denne løsningen kan ikke forspennes siden det vil gi sideveis friksjonskrefter og være i strid med patentkravene som krever at leggene skal være "slidably" i forhold til nedre platedel.

Felles ulempe for de over nevnte kjente løsningene er at det benyttes felles konstruksjonselement for å etablere både stivhet og styrke for alle deformasjonsmodi og at disse løsningene ikke gir tilfredsstillende muligheter for å styre styrke og stivhet i ett komplett sett av deformasjonsmodi.

Disse ulempene har ikke den tekniske løsningen i vår oppfinnelse beskrevet nedenfor, siden våre "stenger" eller "stylter" er løse i forhold til begge monteringsplatene og blir holdt på plass ved at monteringsplatene forspennes mot "stengene" ved hjelp av separate strekkelementer.

I US patentskrift 3,912,404 (Katt 1975) er det beskrevet stolpekonstruksjon hvor stolpen er delt og forbundet med en ikke nærmere beskrevet brytbar forbindelsesanordning og en forankringsanordning. Denne forankringsanordningen skal festes med minst en bolt gjennom stolpens vegg og tilsvarende ved stolpe-ende ved bakken. Det typiske ved denne forankringsanordningen er at den er utformet som en stripe med en avlang slisse for en eller flere bolter i hver ende og at boltene skal festes til stolpens vegg. De avlange slissene tillater en begrenset deformasjon både på tvers av stripens lengdeakse og i stripens lengderetning. Ved bruk av monteringsplater vil denne løsningen ikke passe inn, det er da også forutsatt i patentet at festeboltene skal gå igjennom sideveggen til stolpene.

Fra SE B patentskrift 445 656 (Gebelius 1983) er det kjent en anordning ved et stolpeformet element der et fleksibelt bånd er anordnet, hvis lengde vesentlig overstiger lengden mellom dets innfestingspunkter i det stolpeformige elementet og fundamentet. Ideen bak denne løsningen er at stolpen ved en påkjørsel brytes av på en ikke angitt måte ved fundamentet, båndet strekkes ut av den påkjørende bil og stolpen tenkes deretter å gli langs båndet, som er vesentlig lengre enn avstanden mellom festepunktene, inntil lengden av båndet er brukt opp og stolpens glidning på båndet blir stoppet. Det angis at denne glidningen gir en mulighet for over en forholdsvis lang strekning å redusere hastigheten til et påkjørende kjøretøy. I denne løsningen er det forutsatt at stolpen glir over bilen og forblir omtrent uskadet og forbruker derved ingen indre energi. Denne utformingen har derimot en negativ bieffekt. Ved at utformingen tillater at stolpen får gli langs båndet og stolpen får lov til å rotere slik at den blir liggende i kjøretøyets fartsretning, men uten at stolpens tyngdepunkt får hastighet i fartsretningen, vil en få et kraftig rykk i båndet når dets lengde er brukt opp. Dette vil gi en kraftig hastighetsendring av stolpens tyngdepunkt hvilket medfører store akselerasjoner på bilen og dermed stor sjanse for personskader. I vår oppfinnelse tillates kun sideveis fleksibilitet for utløsning og rotasjon av forbindelsesanordningen og minst mulig fleksibilitet i kablenes retning. Dette er det motsatte av hva som er spesifisert i patentkravene til patent SE B 445 656.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en forbindelsesanordning mellom et fundament og en bærestruktur, så som ei mast eller en stolpe e.l. som nevnt foran, henholdsvis en komplett slik bærestruktur, som er forbedret med hensyn til en eller flere av de ulemper som er nevnt foran.

Særlig er det et formål å skape en slik forbindelsesanordning som har en maksimal og forutsigbar styrke og innbyrdes uavhengig stivhet, bøyestyrke, skjærstyrke og aksiallastkapasitet om alle akser. Ved at bøyestyrken og skjærstyrken har en definert maksimalverdi, samt at forbindelsesanordningen skaper en aksialkraftforankring, blir det mulig å sikre en viktig tilleggsfunksjonen, som medfører energiabsorbsjon og kollapsfunksjon.

Et ytterligere formål er at forbindelsesanordningen må være enkel og billig å installere og vedlikeholde. Det er også viktig at oppførselen til forbindelsesanordningen er forutsigbar, pålitelig og repeterbar over lang tid.

Et spesielt formål er å skape en bærestruktur for bruk ved trafikkårer, som på en styrt og forutsigbar måte kan fange opp energi ved påkjøring.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1, idet patentkrav 2-9 angir spesielle gunstige detaljer eller varianter og patentkrav 10 angir en bærestruktur i samsvar med oppfinnelsen, for bruk ved trafikkårer.

Den har en forbindelsesanordning som omfatter to eller flere monteringsplater som er forbundet av konstruksjonselementer bestående av ett eller flere trykk/skjærorgan for trykk/skjærbelastning (rillete og/eller oppslissete hulprofiler og/eller kompositt-komponenter), ett eller flere forspenningselementer (strekkelementer), samt diverse bolter, muttere etc.

Den sammensatte ettergivende forbindelsesanordningen monteres mellom ei mast eller en mastelignende konstruksjon og et fundament. Oppfinnelsen muliggjør separasjon av alle viktige funksjoner med hensyn på styrke og stivhet for en ettergivende bærestruktur. Oppfinnelsen benytter separate konstruksjonselementer for å ta vare på de enkelte lastvirkninger både fra vanlige laster, som vind og tyngdekraft, samt støttaster fra f. eks. påkjørsel fra kjøretøy. Ved endring av dimensjonene på de forskjellige konstruksjonselementene, kan minimum og maksimum styrke og stivhet i stor grad dimensjoneres uavhengig av hverandre. Ved å sette sammen de forskjellige delene med innbyrdes tilpassete dimensjoner oppnås en sammensatt, ettergivende forbindelsesanordning med kjent kombinasjon av egenskaper og forutsigbar oppførsel.

Oppfinnelsen kan installeres både på nye bærestrukturer, så som master og stolper, og på eksisterende enheter med separat fundament. Den kan også brukes ved trafikksystemer til sjøs, for eksempel fendere på kaier.

I denne beskrivelsen er "bærestruktur" brukt som fellesbetegnelse for et bæreelement som kan rage opp eller ut fra et fundament, en forbindelsesanordning og et fundament. Det opp- eller utragende elementet vil i det følgende bli kalt "stolpe". Betegnelsen "stolpe" kan altså dekke ethvert vertikalt eller skrått oppragende element som kan være plassert ved ei trafikkåre som selvstendig eller integrert bæreorgan. Ved alternative utforminger av stolpen, kan bærestrukturen være ei søyle for trafikkskilt, en lyktestolpe eller et ikke-vertikalt element som bærer et vegrekkverk eller "autovern" eller en annen trafikkawiser. Med "forbindelsesanordning" menes de deler som forbinder fundamentet og stolpen, enten de er utformet som separate deler eller er helt eller delvis integrert i elementene som skal forbindes. Med "forankringsanordning" menes de delene som inngår i forankringen mellom fundamentet og stolpen, enten det brukes en festewire, en kabel eller et annet bøyelig organ. Med "fundament" menes enhver konstruksjon som stolpen e.l. kan festes til.

Eksempel

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor

Fig. 1 viser et oppsnittet sideriss av en stolpe beregnet for å brukes som lysmast eller til å bære et skilt,

Fig. 2 viser et forstørret og mer detaljert utsnitt av fig. 1,

Fig. 3A og B viser i utsnitt et planriss ovenfra og et snitt gjennom den nedre monteringsplata i fig. 1, Fig. 4A og B viser et lengdesnitt og et tverrsnitt gjennom et trykk/skjærorgan for bruk ved stolpen i Fig. 1,

Fig. 5A og B viser et sideriss og et oppsnittet planriss av et alternativt trykk/skjærorgan,

Fig. 6A og B viser et utsnitt av en planriss ovenfra og et tverrsnitt gjennom en del av et alternativ til forbindelsesanordningen vist i Fig. 5A, B. Fig. 7 viser i oppsnittet sideris den øvre innfestingen av forankringsanordningen som er vist i eksemplet i fig. 1,

Fig. 8 viser i oppsnittet sideriss alternative innfestinger av forankringsanordningen,

Fig. 9 viser i sideriss en påkjørselssituasjon for en forankret stolpe med brudd i bøyemodus, Fig. 10 viser i sideriss en påkjørselssituasjon for en forankret stolpe med brudd i stolpe og i forbindelsesanordning, Fig. 11 viser i sideriss en påkjørselssituasjon for en stolpe med brudd i skjærmodus, mens

Fig. 12 viser et forstørret utsnitt av Fig. 11.

Figur 1 viser et diagonalt vertikalsnitt av deler av en bæretruktur med en forbindelsesanordning i samsvar med oppfinnelsen. Bærestrukturen i eksemplet omfatter et betongfundament 11 som enten kan være plasstøpt eller nedgravd og som bærer fire oppragende bolter 12-15 med gjengete ender. Til boltene 12-15 er det festet ei nedre monteringsplate 16 med hull for boltene og med anlegg for fire hylseformete trykk/skjærorgan 17-20 som er tredd på boltendene og som bærer ei øvre monteringsplate 21 som er festet til en oppragende rørformet stolpe 22 som er sentralt plassert på den øvre monteringsplata og som er festet ved sveising. Detaljer ved disse elementene er vist nærmere i Fig. 2, 3 og 4.

For å holde stolpen 22 forankret til betongfundamentet 11 ved en påkjørsel som fører til brudd, er det montert inn to festewirer 23,24 som danner forankringsanordning og som er forankret nederst til to av boltene 12-15 og et stykke opp i stolpen 22 til en innvendig festestruktur 25. Oppbygning og funksjon til systemet med forankringsanordningene vil bli beskrevet nærmere under henvisning til Fig. 2, 7 og 10.

Begge monteringsplatene 16, 21 kan ha et sentralt hull 63 for gjennomføring av en elektrisk kabel eller en signalkabel.

Fig. 2 viser verrikalsnitt gjennom et hjørne av forbindelsesanordningen i Fig. 1.1 oversida av den nedre monteringsplata 16 og i undersida av den øvre monteringsplata 21 er det for hver bolt 12-15 anordnet et ringspor 26 henholdsvis 27 konsentrisk rundt de respektive hull 28 og 29. Bruk av underlagsskiver 38 reduserer kravene til toleranser for plasseringen av boltene 12-15, idet hullene 28, 29 kan gjøres romslige. Ringsporene 26 og 27 tjener som anlegg og styring av trykk/skjærorganene 17-20 som er beskrevet nærmere med henvisning til Fig. 4.

Den nedre monteringsplata 16 er festet til boltene 12-15 med en nedre mutter 30 og ei øvre gjengehylse eller skjøtemutter 31. Mutteren 30 tjener samtidig som justeringsmutter for å sikre nøyaktig innstilling av stolpen 22 i lodd. Gjengehylsa 31 tjener samtidig som forankring for en strekkbolt 32 som har gjengebærende endepartier og en mellomliggende, tynnere stamme 33. Strekkbolten 32 holder den øvre monteringsplata 21 på plass under innvirkning av en øvre mutter 34 som kan trekkes til med momentnøkkel. Hensikten med strekkboltene 32 vil gå fram av beskrivelsen nedenfor.

Strekkbolten 32 består altså av en stamme 33 med redusert areal forbundet med to overgangs-soner med krumningsradius mellom de gjengete endepartiene . I en eller begge ender er det et spor. Strekkbolten 32 skal sørge for forspenning på trykk/skjærorganet 17-20. Strekkbolten 32 skal også begrense forbindelsesanordningens momentkapasitet ved at aksialkraften gjennom strekkbolten begrenses ved valg av materialegenskaper og diameter. Oppspenningsmutteren 34 benyttes ti! å etablere forspenningen.

Under den nedre mutteren 30 er det tredd på to av boltene 12-15 et øye 35 festet til en av festewirene 23,24. Øyet 35 holdes på plass av en låsemutter 37 som eventuelt kan sløyfes.

Fig. 3A og B viser et utsnitt av delene i Fig. 2 sett ovenfra og et tverrsnitt gjennom den nedre monteringsplata, med forskjellige parametre påført, som har tilknytning til de dimensjoneringsvilkårene som er angitt nedenfor.

Ved midten av hver kant er det laget et hull 36 beregnet for alternativ forankring av en forankringsanordning, se Fig. 8.

Fig. 4A og B viser et hylseformet trykk/skjærorgan 17-20 som virker som kombinert trykk/skjærorgan. Trykk/skjærorganene 17-20 skal sørge for at forbindelsesanordningen eller fotleddet får den nødvendige stivheten, samt begrense forbindelsesanordningens kapasitet med hensyn på skjærkraft. Hvert trykk/skjærorgan forspennes med strekkbolten 32. Hvert trykk/skjærorgan 17-20 består i eksemplet av ei rørformet hylse med åtte jevnt fordelte innvendige aksiale spor 39.1 veggen av hvert spor 39 er det en langsgående slissåpning 41 i den øvre delen. Dessuten er det ved endene av sporene 39 laget aksiale hakk 42, 43.

Trykk/skjærorganene 17-20 kan være tilvirket av metall, plast, keramer eller kompositter. De kan ha annen tverrsnittgeometri enn den viste sirkulære, for eksempel oval, polygonal eller sammensatt geometri. Materiale og gjenværende tverrsnittsareal av hulpropfilet i eksemplet bestemmer aksial-og bøyestivhet av forbindelsesanordningen på grunn av forspenning. Trykk/skjærorganene 17-20 kan mangle riller eller ha flere riller som reduserer vegg tykkelsen. Rillene fordeles utover i de soner av tverrsnittets geometri hvor en ønsker å svekke hulprofilets styrke med hensyn på skjærkraft. Rillene kan også fordeles jevnt utover slik som vist i eksemplet.

Riller og slisser trenger ikke å være lokalisert på samme sted i tverrsnittsgeometrien eller kan utelates helt. Slissene kan fordeles utover i de soner av tverrsnittsgeometrien hvor en ønsker å svekke hulprofilets styrke med hensyn på skjærkraft.

Dimensjoneringsvilkår

Trykk/skjærorganene kan monteres i spor eller fordypninger i fotplatene, hvor dybden eksempelvis kan spesifiseres med parametrene (se Fig. 3B og 6B)

Plasseringen kan angis med avstandene

Hull for strekkorganet er påfigurene angitt med R^O.

Trykk/skjærorganenes avsluttende flate i z-retning (mot fotplatene) kan være krummet, spesifisert med krumningsradiene r,a0, se Fig. 4A.

Avstandene i x-retning velges slik at

hvor Dc er ytre begrensning i x-retning slik at D/2 er lik den største av r„ og r„. I z-retning velges avstandene i eventuelt slisset/rillet område slik at

hvor n i 1 er antall områder med materiale, og m*0 er antall områder uten materiale (dvs. m=0 impliserer ingen "vertikale" slisser). Hc er største utstrekning i z-retning.

Materialvolumet gitt av

kan være av et annet materiale enn materialvolumet gitt av

hvor k„ og kc er antall like elementer av hhv materiale M„ og Mc.

Mc er det trykkbærende materiale.

(k„=8 og kc=8 i begge eksemplene)

Fig. 5A og B viser en alternativ utforming av et trykk/skjærorgan som er satt sammen av to materialer, nemlig fire parallelle staver 54-57 innsatt i et kvadratmønster i et matrisemateriale 58, for eksempel av plast, så som skummet polyuretan, et keram, eller liknende. Fig, 6A og B viser et alternativt arrangement av trykk/skjærorganene på monteringsplatene. Det er vist et utsnitt av ei nedre, kvadratisk monteringsplate 59 som har hull 60 ved hjørnene for strekkorgan 32. Innen for hvert hull 60 er det plassert to stavformete trykk/skjærorgan 61,62 som står symmetrisk om diagonalen gjennom hullet 60. Endene til trykk/skjærorganene 61,62 er plassert i forsenkninger 63 i monteringsplata 59.

Hvis ikke forankringsanordningen kan festes med tilstrekkelig styrke ved hjelp av øvre fotplate, skal den festes til stolpen tilstrekkelig høyt oppe. For stolper med store krav til energiabsorbsjon, kan dette innebære at forankringsorganet må festes i øvre halvdel av mastekonstruksjonen. I Fig. 7 er det vist eksempel på detaljer ved innfestingen av festewirene 23, 24 til den øvre delen av stolpen 22. Festewirene 23, 24 skal sørge for at bærestrukturen henger sammen etter brudd og fortsatt kan overføre aksialkrefter og kan bestå av wire, tau, kabel, kjetting eller liknende. Også ved den øvre enden har hver festewire 23,24 et øye 44 fast forankret til festewiren. Øyet 44 er skruet fast innvendig i et konisk rørelement 45 med skruer 46. Rørelementet 45 er plassert i en splittring 47 med enten sirkulær tverrsnittsform eller samme geometriske tverrsnittsform som den indre geometriske tverrsnittsform av mastekonstruksjonen. Splittingen kan være oppslisset i tilstrekkelig lengde slik at den radielle fleksibilitet blir tilstrekkelig stor. Splittringen kan gis konisk indre form for å øke effekten. Splittringen monteres med skruer 48 eller tilsvarende festelementer.

Festewirene 23, 24 festes på en slik måte at aksielle krefter kan overføres fra mastekonstruksjonen og til fundamentet uavhengig av graden av deformasjon av mastekonstruksjonen. Valget av festemetode for festewirene avhenger av kravet til energiabsorbsjon av mastesystemet, type fundament og mastekonstruksjonen.

For stolper med små eller ingen krav til energiabsorbsjon kan forankringsanordningen utelates.

I Fig. 8 er det vist en alternativ måte for forankring av stolpen 22 til fundamentet 11. Her er det mellom skruer 49 gjennom den nedre monteringsplata 16 og skruer 50 gjennom den øvre monteringsplata 21 innspent festewirer 51, i eksemplet to. Denne utførelsesformen passer for master hvor forbindelsen mellom den øvre monteringsplata og stolpen eller selve stolpen er så solid at den ikke risikerer avriving eller brudd.

I Fig. 9 er det illustrert hvordan dette virker. Her har stolpen 22 overskredet sin momentkapasitet ved at strekkelementene 32 er revet over og stolpen bøyd, men den opprettholder fortsatt evnen til å overføre aksialkrefter.

I Fig. 10 er det vist et tilsvarende tilfelle for en forankret stolpe 22 som er blitt revet over og dessuten løsnet fra sin monteringsplate 21. Her er det viktig og nødvendig at festewirene 23, 24 er forankret i den øvre, uskadete delen av stolpen 22.

I Fig. 11 viser en påkjørsel for en stolpe med brudd i skjærmodus, med en alternativ utforming av trykk/skjærorganene 17-20. Her har forbindelsesanordningen har gitt etter på grunn av overskridelse av skjærkraftkapasiteten. Her består hvert trykk/skjærorgan av ei ringoppstilling av staver 52, f.eks. av stål. Disse kan være holdt sammen av en ytre ring (ikke vist) av et lett opprivbart materiale, f.eks. plast. I Fig. 12 er det vist hvordan korte og svekkete avrivningsbånd mellom de enkelte nabostavene 52 etterlater avrevne ender 64 på begge sider av hver stav.

Virkemåte

Energiabsorpsjoneh vil hovedsakelig foregå ved hjelp av stolpen, idet forbindelseanordningen skal sikre at rotasjon og forskyvning i fotpunktet forblir som forutsatt ved påkjørsel, samt at styrke og stivhet er forutsigbar. Dette vil være avhengig av aktuell klasse (HE, LE, NE) og aktuell stolpe. Styrke og stivhet er separert i forbindelsesanordningen.

De forskjellige bruddformer er separert.

Virkemåten til forbindelsesanordningen kan velges ved kun å velge (eller skifte) små detaljer i utførelsen.

Utformingen av forbindelsesanordningen kan skje ved at de forskjellige elementene og settes sammen med relativt stor innbyrdes uavhengighet.

Funksjonskrav ved påkjørsel

Oppfinnelsen skal blant annet sørge for at bærestrukturen oppfyller kravene til ettergivende master og kravene til energiopptak ved støtlaster. Oppfinnelsen gir følgende mulige deformasjonsmoder ved eksempelvis påkjørsel: 1. Ingen skade ved påkjørsel under en gitt hastighet, eller spesifiserte momenter og skjærkrefter. 2. Bøyningsledd i fotpunkt med opprettholdelse (eller frigivelse) av sammenheng mellom fundament og mast. 3. Avskjæring av mast i fotpunktet med opprettholdelse (eller frigivelse) av sammenheng mellom fundament og stolpe.

Virkemåte for vanlig belastning

For at forbindelsesorganet skal oppnå tilstrekkelig stivhetsegenskaper benyttes forspenning av trykkelementene ved at strekkstavene forspennes ved hjelp av mutter 34. Stivheten kan dermed gjøres stor uten at styrken økes. Dette separerer stivhetsegenskapene fra styrkeegenskapene. Skjærstivheten av leddet etableres ved at trykk/skjærorganene 17-20 endeflater passer i sporene 26, 27 i monteringsplatene 16,21 og blir utsatt for forspenning med strekkelementet 32

Virkemåte ved påkjørsel

Den prinsippielle virkemåten av leddet er som følger:

Momentkapasiteten bestemmes av tverrsnittsarealet og materialegenskapene av strekkelementet 32, og antall og plassering av trykk/skjærorganene og strekkelementene. Skjærkraftkapasiteten bestemmes av

- gjenværende areal ved slissing og/eller rilling av trykk/skjærorganet,

- materialegenskapene til trykk/skjærelementene

- antallet av strekkelementer og trykk/skjærorganer

Aksialstrekkkapasiteten bestemmes hovedsakelig av forankringsorganets tverrsnittsareal, og festeanordningen, materialegenskapene og antall forankringsorganer.

Modifikasjoner

Bærestrukturen i eksemplet er forsynt med festewirer 23,24 for sette den i stand til å fange opp og redusere kjøretøyets bevegelsesenergi. I de tilfellene at det er tilstrekklig at stolpen knekker og rives løs uten fare for konsekvenser, kan forankringsanordningen utelates. På den annen side kan forankringsanordning som er beskrevet ovenfor også brukes i forbindelse med andre bærestrukturer enn den som er beskrevet i eksemplet, for eksempel ved de konstruksjoner som er nevnt i omtalen av kjent teknikk foran.

Trykk/skjærorganene 17-20 kan være tilvirket av vilkårlig materiale og sammensetning eller struktur som tilfredsstiller brukskravene. De kan for eksempel bestå av andre former for rekker av parallelle stenger enn den som er vist i Fig. 5A og B og Fig. 12, og som kan ta en forutbestemt aksialbelastning og som er innesluttet i en holdematrise. De kan også være uten ytre sammenbinding, bare de kan settes på plass og utsettes for aksialtrykk ved monteringen.

Den øvre monteringsplata 21 kan være festet til stolpen 22 med bolter. Stolpen 22 kan være massiv, av firkantrør eller av vilkårlig profllmateriale.

Monteringsplatene i Fig. 1-3 kan ha et hull for gjennomføring av en elektrisk kabel eller en signalkabel e.I.

Claims (10)

1. Forbindelsesanordning for master, stolper og liknende stangkonstruksjoner (22) som blir montert på et fundament (11) ved en trafikkåre, særlig ved veger og gater, hvor fundamentets (11) øvre ende og stangkonstruksjonens (22) nedre ende bærer eller er integrert med hver sin monteringsplate (16, 21), hvilke monteringsplater (16,21) er innbyrdes forbundet med ett eller flere forbindelsesorgan (17-20, 23-24, 32, 51-52, 54-58) som holder monteringsplatene (16, 21) sammen i bruksstilling, idet forbindelsesorganet eller forbindelsesorganene er innrettet for, ved sideveis slagartig kraftpåkjenning over et visst nivå så som ved påkjørsel av stangkonstruksjonen (22) med et motorkjøretøy, å deformeres og/eller rives av, og hvor forbindelsesorganene (17-20, 23-24, 32, 51-52,54-58) omfatter minst ett strekkorgan (32) som er montert med sin lengdeakse gjennom hull (28-29,60) i hver av monteringsplatene (16,21) og tilnærmet vinkelrett på disse, hvilket eller hvilke strekkorgan (32) er innrettet for opptak av strekkbelastning mellom monteringsplatene (16,21), og der trykk/skjærorganene (17-20, 52, 54-58) som har anlegg mot begge monteringsplatene (16,21), er innrettet for opptak av trykkspenninger og skjærbelastning, karakterisert ved at trykk/skjærorganene (17-20, 52, 54-58) er bygget opp av ett eller flere innbyrdes parallelle og langstrakte enkeltelementer (17-20,52,54-57) hvis kontaktflate mot hver av monteringsplatene (16, 21) er liten i forhold til den totale overflaten av de langstrakte elementene slik at enkeltelementene (17-20, 52, 54-57) muliggjør en styltevirkning eller rullevirkning ved sideveis relativ forskyvning av monteringsplatene (16,21) og er montert mellom monteirngsplatene (16,21) ved hjelp av aksiell forspenning påført av ett eller flere strekkorgan (32).

2. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at ett eller flere forankringsorganer, så som wirer, kabler, bånd, tau, kjetting e.I (23, 24, 51) er festet til nedre monteringsplate (16) eller til et fundament (11) og øvre monteringsplate (21) eller en stolpe (22), og som opprettholder en tilnærmet momentfri forbindelse mellom monteringsplatene (16,21) eller mellom ett fundament (11) og en stangkonstruksjon (22).

3. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved et hylseformet lastbærende organ (17-20) som er plassert mellom to eller flere monteringsplater (16,21) og som er dimensjonert til å tåle trykk og en viss maksimal skjærkraft og at det i eller opptil hvert trykk/skjærorgan (17-20) er plassert strekkorgan (32), fortrinnsvis sentralt i hvert trykk/skjærorgan (17-20).

4. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved ett eller flere hylseformete lastbærende organer (17-20), og at det i monteringsplatenes (16,21) anleggsflater kan være utformet ringspor (26) eller fordypninger med dybde ned mot null og krumningsradius R opp mot uendelig, hvilke kan danne anlegg for enkeltelementenes ender, hvilke har en endekrumning som kan gå ned mot null.

5. Forbindelsesanordning i samsvar med et av patentkravene 2- 4, karakterisert ved at det hylseformete lastbærende organet (17-20) kan ha aksiale eller rundtløpende utvendige eller innvendige svekningsriller (39) eller svekningsslisser (41).

6. Forbindelsesanordning i samsvar med et av patentkravene 1-5, karakterisert ved at strekkorganet eller strekkorganene (32) omfatter en bolt med en forutsigbar styrke ved at den kan ha en innsnevring eller svekning og som kan strammes opp og gi varig forspenning.

7. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at de adskilte parallelle staver (52, 54-57) blir holdt løsbart sammen med en holdematrise (58), med forbindelsesbånd eller lignende (64) eller kun ved hjelp av påført forspenning av strekkorgan (32).

8. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 7, karakterisert ved at enkeltstavene (52, 54-57) er plassert gruppevis (61, 62) og der hver gruppe utsettes for forspenning av ett eller flere strekkorganer (32).

9. Forbindelsesanordning i samsvar med patentkrav 7, karakterisert ved at enkeltstavene (52, 54-57) er plassert symmetrisk, asymmetrisk eller vilkårlig i forhold til strekkorganet eller strekkorganene (32).

10. Bærestruktur for bruk ved trafikkårer, karakterisert ved at den omfatter ett eller flere fundament (11), en eller flere rørformede stolper (22) eller stolper med åpne tverrsnitt eller fagverksstolper eller en kombinasjon av disse, og som er forbundet til fundament (11) ved hjelp av en forbindelsesanordning i samsvar med ett eller flere av patentkravene 1-9.