PL208398B1 - Profil ścianki szczelnej w postaci dwuteownika ze stali, oraz narzędzie do wytwarzania profilu ścianki szczelnej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest profil ścianki szczelnej w postaci dwuteownika ze stali, oraz narzędzie do wytwarzania profilu ścianki szczelnej.

Profile ścianki szczelnej, oraz narzędzie do ich wytwarzania są znane przykładowo z opisu DE

613 210 C. Profile ścianki szczelnej w postaci dwuteownika przykładowo są znane jako stalowe ścianki szczelne Peiner (patrz fragment programu dostaw „Hoesch Stahlspundwande 1//03, względnie „Peiner Stahlspundwande 3/02 firmy HSP Spundwand und Profil GmbH, Dortmund, Niemcy).

W tych firmowych prospektach reklamowych zaprezentowane są walcowane na gorąco profile ścianki szczelnej, które składają się z dwóch odcinków kołnierzowych, które są połączone pośrodku poprzez żebro. Do odcinków kołnierzowych przylegają ukształtowane w postaci maczugi przyłączeniowe odcinki końcowe, które służą do ustalania zamków łączących. Przynajmniej od strony zewnętrznej, odcinki kołnierzowe przebiegają w zasadzie poziomo. Wychodząc od środka kołnierza, zewnętrzna powierzchnia kołnierzowa może zwężać się klinowo w kierunku końca kołnierza, albo może przebiegać w zasadzie poziomo, podobnie jak zewnętrzna powierzchnia kołnierza.

W przypadku tych profili ścianki szczelnej wytwarzanych przez walcowanie na gorąco, jako materiał wstępny stosuje się wlewki płaskie, bloki albo tak zwane profile wstępne (Beam Blanks), przy czym te ostatnie posiadają odlewany przekrój poprzeczny, już zbliżony do wymiarów końcowych.

W przypadku zastosowania ogrzanego wlewka płaskiego albo bloku, za pomocą klatki walcarki wstępnej w zasadzie prostokątny przekrój poprzeczny zostaje doprowadzony do kształtu zbliżonego do wymiarów końcowych profilu dwuteownika, a następnie w zespole klatek wykańczających walcarki, składającym się przynajmniej z klatki uniwersalnej i osadczej, jest rozwalcowywany do wymaganego wymiaru końcowego. W przypadku zastosowania profili wstępnych dwuteowych, walcowanie wstępne może ograniczyć się do kilku przejść przy walcowaniu, ponieważ przekrój poprzeczny posiada już wymiary zbliżone do wymiarów końcowych.

Klatka wykańczająca walcarki składa się odpowiednio z zestawu walców do obróbki zewnętrznej i obróbki wewnętrznej profilu wstępnego.

Profile ścianki szczelnej w postaci dwuteownika służą między innymi do podparcia uskoków terenu i do umocnienia wykopów budowlanych i instalacji stoczniowych. Dlatego też muszą one przyjmować wysokie siły poziome, które prowadzą do odpowiedniego obciążenia zginającego ścianek szczelnych, prostopadłego do przebiegu ścianek. Miarodajne dla pomiarów jest z reguły obciążenie zginające, przyjmowane przez profil ścianki szczelnej przez wskaźnik wytrzymałości przy zginaniu, z bocznego parcia gruntu i/lub ciśnienia wody.

W zależności od przyjmowanego obciążenia, te profile ścianki szczelnej mogą być połączone same ze sobą poprzez zamki łączące, dzięki czemu zostaje utworzona zamknięta ściana, składająca się z pojedynczych elementów nośnych o wysokim wskaźniku wytrzymałości przy zginaniu, albo też mogą być zastosowane do utworzenia mieszanej ścianki szczelnej, przy czym poprzez zamek łączący do profilu w postaci dwuteownika przyłączone zostają przykładowo elementy wypełniające w postaci litery U albo Z. W tym ostatnim przypadku, profile w postaci dwuteownika służą w zasadzie jako elementy nośne, natomiast elementy wypełniające spełniają w zasadzie funkcję uszczelniającą.

W zależności od wymaganego wskaźnika wytrzymałości przy zginaniu profili ścianki szczelnej w postaci dwuteownika, są one oferowane w zasadzie o zróżnicowanej wysokości konstrukcyjnej i o różnych grubościach ścianki na odcinku kołnierzowym.

Ukształtowane w postaci maczugi przyłączeniowe odcinki końcowe kołnierza są z reguły ukształtowane w standardowej geometrii w ten sposób, że wszystkie profile standardowe lub we wzajemnej kombinacji można połączyć tylko za pomocą jednego zamka łączącego.

Wymagane ze względu na statykę wskaźniki wytrzymałości przy zginaniu często nie są pokrywane przez dostępne, dostarczane standardowo profile ścianki szczelnej. Przykładowo w tym przypadku może się zdarzyć, że istnieje zapotrzebowanie na profil ścianki szczelnej o takim wskaźniku wytrzymałości przy zginaniu, który przewyższa wskaźniki standardowego programu dostaw albo leży między wskaźnikami dwóch, dostępnych na rynku, standardowych profili ścianki szczelnej.

Jeśli żądany wskaźnik wytrzymałości leży między wskaźnikami dwóch, dostępnych na rynku, standardowych profili ścianki szczelnej, wówczas jest postępowaniem nieekonomicznym wybieranie następnego większego, a tym samym droższego profilu. Jeśli żądany wskaźnik wytrzymałości przy zginaniu leży powyżej standardowego programu dostaw, wówczas należałoby wykonać w danym przypadku zupełnie nowy profil ścianki szczelnej.

PL 208 398 B1

Wytworzenie nowego profilu ścianki szczelnej przy zastosowaniu walcowania na gorąco oznacza nabycie drogiego zestawu walców przynajmniej dla klatki wykańczającej walcarki, utrzymywanie większych magazynów i wysokie koszty walcowania, począwszy od walcowania próbnego aż do uzyskania gotowego do sprzedaży produktu o nienagannej jakości.

Zgodnie ze stanem techniki istnieje wiele możliwości zwiększenia wskaźnika wytrzymałości przy zginaniu profilu standardowego, bez konieczności korzystania z profilu nieekonomicznego, albo wytworzenia całkiem nowego profilu, o odpowiednio zmienionej geometrii (w zasadzie chodzi o wysokość konstrukcji i grubość kołnierza) i wytwarzanego przy użyciu dużych nakładów.

W celu uniknięcia tych niedogodności, przy zachowaniu geometrii profilu standardowego próbowano zwiększyć wskaźnik wytrzymałości przy zginaniu, odpowiednio do wymagań klientów.

Znaną od wielu lat i potwierdzoną w praktyce możliwością jest napawanie płytek stalowych na jednej z obu powierzchni zewnętrznych kołnierza profilu ścianki szczelnej (patrz również wyciąg z programu dostaw Peiner Stahlspundwande 3/02). Płytki te są umieszczone korzystnie w obszarze występowania najwyższego momentu zginającego.

Napawanie płytek jest związane z wysokimi kosztami i powoduje powstawanie dodatkowych kosztów, wynikających z wtórnych robót sprawdzających na profilu ścianki szczelnej, które są spowodowane występującymi naprężeniami spawalniczymi.

Inną znaną możliwością podwyższenia wskaźnika wytrzymałości przy zginaniu profilu standardowego jest wytwarzanie kołnierzy o większej średniej grubości ścianki, poprzez rozsunięcie się walców do walcowania na gotowo podczas procesu walcowania (patrz również wyciąg z programu dostaw Hoesch Stahlspundwande 1/03, względnie Peiner Stahlspundwande 3/02).

W przypadku klinowo ukształtowanych odcinków kołnierza, jako wymiar dla grubości kołnierza podawana jest wartość średnia, którą uzyskuje się z wartości powierzchni przekroju poprzecznego kołnierza podzielonej przez całkowitą szerokość profilu. W przypadku profili o równoległych kołnierzach, średnia grubość ścianki odpowiada znamionowej grubości ścianki w odcinku kołnierza.

Przy tym zwiększony zostaje w zakresie milimetrów wymiar otworu walców zewnętrznych, określający średnią grubość kołnierza, dzięki czemu wskutek wynikającej z tego większej wysokości konstrukcyjnej profilu uzyskuje się odpowiednio zwiększoną, średnią grubość ścianki w kołnierzu.

Jednak niedogodnością jest to, że poza większą, średnią grubością kołnierza, w każdym przypadku wskutek nasuwania się walców zewnętrznych zwiększona zostaje również geometria maczugi przyłączeniowego odcinka końcowego.

W celu zapewnienia odpowiadającego wymaganiom połączenia między maczugą a standardowym zamkiem łączącym, wystarczającego do obciążenia ścianki szczelnej, zachowywane tolerancje w obszarze łączenia muszą być stosunkowo niewielkie. W przypadku zbyt dużego zwiększenia średniej grubości ścianki, wymiar maczugi jest wówczas tak duży, że standardowy zamek łączący nie może być nasunięty przez maczugę.

Taki sposób postępowania spowodowałby konieczność wytwarzania nowych zamków łączących, co jest związane z odpowiednio wysokimi kosztami.

Dlatego zadaniem wynalazku jest opracowanie profilu ścianki szczelnej, za pomocą którego będą mogły być wyeliminowane opisane niedogodności według stanu techniki.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że co najmniej jeden z dwóch odcinków kołnierzowych jest pomiędzy odcinkami końcowymi wygięty wypukłe tak, że średnia grubość ścianki odcinka kołnierzowego jest zwiększona, a przyłączeniowy odcinek końcowy ma wymiar niezmienny, dla danego walcowanego na gorąco profilu standardowego.

Korzystnie walcowane na gotowo odcinki kołnierzowe posiadają zwiększoną grubość ścianki, przy czym odcinki kołnierzowe zwiększoną grubość ścianki posiadają na powierzchni zewnętrznej i/lub wewnętrznej.

Według wynalazku odcinki kołnierzowe są usytuowane równolegle, względnie nierównolegle.

Korzystnie zwiększona grubość ścianki na zewnętrznej i/lub wewnętrznej powierzchni odcinka kołnierzowego poprzez bezstopniowe przejście przechodzi w odcinek końcowy, przy czym bezstopniowe przejście składa się ze zwężającego się stożkowo odcinka i przylegającego do niego łukowatego odcinka.

Według wynalazku zarys powierzchni odcinków kołnierzowych posiada przebieg sinusoidalny, względnie w zasadzie przebieg prostokątny, albo przebieg wklęsły lub wypukły.

PL 208 398 B1

Zadaniem wynalazku jest również opracowanie narzędzia do wytwarzania profilu ścianki szczelnej, które umożliwiałoby wytwarzanie profilu na gotowo z profilu wstępnego, o wymiarach zbliżonych do wymiarów końcowych.

Zadanie to zostało rozwiązanie dzięki temu, że walce do walcowania na gotowo co najmniej jednej powierzchni zewnętrznej i/lub wewnętrznej odcinka kołnierzowego posiadają zarys o powierzchni wytwarzającej zwiększoną grubość ścianki.

Pod pojęciem „wypukły należy rozumieć ukształtowanie, w przypadku którego wybrzuszenie przebiega łukowato albo wzrasta łukowato i następnie opada, a w obszarze pośrednim przebiega liniowo, albo wzrasta liniowo i następnie opada, a w obszarze pośrednim przebiega również liniowo.

Zaleta wytworzonej w ten sposób, zwiększonej grubości ścianki jedynie w odcinku kołnierzowym polega na tym, że mogą być wytwarzane w sposób tani za pomocą walcowania na gorąco również ścianki o dużych pogrubieniach, bez zmiany przy tym wymiarów odcinków końcowych. Dzięki temu unika się powstawania istniejących w przeciwnym razie wysokich kosztów, wynikających z napawania płytek, względnie z konieczności ewentualnie zastosowania nowych zamków łączących.

Dzięki temu można zwiększyć dostosowalność wytwarzania profili w odniesieniu do życzeń klientów, czy to ze względów estetycznych, czy też technicznych.

Zgrubienie ścianki można wytwarzać zarówno na dostępnych na rynku profilach o równoległych jak i nierównoległych kołnierzach.

Poza tym unika się korzystnie, problematycznego z punktu widzenia naprężeń i korozji, przejścia o stosunkowo ostrych krawędziach, które powstałoby przykładowo w przypadku napawania płytek o prostoką tnym przekroju poprzecznym.

Zarys powierzchni zgrubionej ścianki może mieć dowolny kształt i dzięki temu może być dostosowany do wymagań klientów. Możliwy jest przykładowo w zasadzie prostokątny lub wklęsły, względnie wypukły przebieg zarysu.

Profil ścianki szczelnej według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym połowę przekroju poprzecznego symetrycznego profilu.

Profil ścianki szczelnej 1, zwany dalej profilem, składa się z dwóch odcinków kołnierzowych 3, połączonych pośrodku poprzez żebro 8. Do odcinków kołnierzowych 3 przylegają ukształtowane w postaci maczugi przyłączeniowe odcinki końcowe 4, dla nie przedstawionych zamków łączących.

Zarys zewnętrzny odcinka kołnierzowego 3, walcowanego na gorąco standardowego profilu ścianki szczelnej, jest zaznaczony przerywaną linią profilową 9, która w zasadzie przebiega poziomo.

Powierzchnia wewnętrzna odcinków kołnierzowych 3 jest przedstawiona jako zwężająca się klinowo w kierunku zewnętrznym, jednakże wytwarzane są również przebiegające równolegle odcinki kołnierzowe 3, do których przylega przyłączeniowy odcinek końcowy 4.

Wychodząc od zewnętrznego wymiaru standardowego profilu ścianki szczelnej według linii profilowej 9, dzięki odpowiedniemu kalibrowaniu walców do walcowania na gotowo, w procesie do walcowania na gorąco uzyskuje się zwiększoną grubość ścianki 2, ograniczoną wyłącznie do odcinka kołnierzowego 3. Zwiększona grubość ścianki 2 zgodnie z życzeniem może być wykonana na jednej lub na obu powierzchniach zewnętrznych i/lub na jednej lub na obu powierzchniach wewnętrznych odcinków kołnierzowych 3.

Jak jest to widoczne na rysunku, przyłączeniowy odcinek końcowy 4 w postaci maczugi posiada pierwotną geometrię profilu standardowego, dzięki czemu w dalszym ciągu może być wykorzystany do łączenia standardowy zamek łączący.

Korzystnie, zwiększona grubość ścianki 2 ma jedynie taką wielkość, która nie przekracza maksymalnej wysokości standardowego profilu, określonej przez pionowy odstęp wierzchołków maczugi naprzeciwległych połówek kołnierza. Jednak w przypadku odpowiedniego życzenia klienta, zwiększenie grubości ścianek 2 może być również znaczniejsze.

Ponadto, jak wynika z rysunku, przejście 5 od zwiększonej grubości ścianki 2 do przyłączeniowego odcinka końcowego 4 jest ukształtowane bezstopniowo.

W przedstawionym przykł adzie, zarys powierzchni górnej zwię kszonej gruboś ci ś cianki 2 jest ukształtowany w zasadzie poziomo, który to zarys, w przebiegającym stożkowo odcinku 6 i przylegającym do niego łukowatym odcinku 7, przechodzi w przyłączeniowy odcinek końcowy 4.

W zależności od życzenia klienta, zarys powierzchni górnej zwiększonej grubości ścianki 2 może posiadać do wyboru, przebieg sinusoidalny, wklęsły lub wypukły.

Narzędzie do wytwarzania profilu ścianki szczelnej (nie przedstawione), składa się z zespołu walców do obróbki wewnętrznej i zewnętrznej, przeznaczonego do walcowania na gotowo prefabryPL 208 398 B1 kowanego profilu wstępnego, mającego wymiary zbliżone do wymiarów końcowych. Walce do walcowania na gotowo co najmniej jednej powierzchni zewnętrznej i/lub wewnętrznej odcinka kołnierzowego 3 posiadają zarys o powierzchni wytwarzającej zwiększoną grubość ścianki 2.

Claims (11)

1. Profil ścianki szczelnej w postaci dwuteownika ze stali, z dwoma odcinkami kołnierzowymi, połączonymi pośrodku poprzez żebro z przylegającymi do nich, ukształtowanymi w postaci maczugi, przyłączeniowymi odcinkami końcowymi, do przyjęcia zamków łączących, znamienny tym, że co najmniej jeden z dwóch odcinków kołnierzowych (3) jest pomiędzy odcinkami końcowymi (4) wygięty wypukle tak, że średnia grubość ścianki (2) odcinka kołnierzowego (3) jest zwiększona, a przyłączeniowy odcinek końcowy (4) ma wymiar niezmienny, dla danego walcowanego na gorąco profilu standardowego.

2. Profil według zastrz. 1, znamienny tym, że walcowane na gotowo odcinki kołnierzowe (3) posiadają zwiększoną grubość ścianki (2).

3. Profil według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odcinki kołnierzowe (3) zwiększoną grubość ścianki (2) posiadają na powierzchni zewnętrznej i/lub wewnętrznej.

4. Profil według zastrz. 3, znamienny tym, że odcinki kołnierzowe (3) są usytuowane równolegle.

5. Profil według zastrz. 3, znamienny tym, że odcinki kołnierzowe (3) są usytuowane nierównolegle.

6. Profil według zastrz. 3, znamienny tym, że zwiększona grubość ścianki (2) na zewnętrznej i/lub wewnętrznej powierzchni odcinka kołnierzowego (3) poprzez bezstopniowe przejście (5) przechodzi w odcinek końcowy (4).

7. Profil według zastrz. 6, znamienny tym, że bezstopniowe przejście (5) składa się ze zwężającego się stożkowo odcinka (6) i przylegającego do niego łukowatego odcinka (7).

8. Profil według zastrz. 1, znamienny tym, że zarys powierzchni odcinków kołnierzowych (3) posiada przebieg sinusoidalny.

9. Profil według zastrz. 1, znamienny tym, że zarys powierzchni odcinków kołnierzowych (3) posiada w zasadzie przebieg prostokątny.

10. Profil według zastrz. 1, znamienny tym, że zarys powierzchni odcinków kołnierzowych (3) posiada przebieg wklęsły lub wypukły.

11. Narzędzie do wytwarzania profilu ścianki szczelnej, składające się z zespołu walców do obróbki wewnętrznej i zewnętrznej, do walcowania na gotowo prefabrykowanego profilu wstępnego, mającego wymiary zbliżone do wymiarów końcowych, znamienne tym, że walce do walcowania na gotowo co najmniej jednej powierzchni zewnętrznej i/lub wewnętrznej odcinka kołnierzowego (3) posiadają zarys o powierzchni wytwarzającej zwiększoną grubość ścianki (2).