PL249933B1 - Plecionka, w szczególności do zabezpieczania skarp ziemnych - Google Patents

Abstract

Plecionka, w szczególności do zabezpieczania skarp ziemnych, wykonana ze stalowych cięgien, e zbudowana z oczek w kształcie trapezów, utworzonych przez wiele splecionych cięgien (1, 2, 3) obejmujących pierwsze cięgna proste (1) i drugie cięgna proste (3) oraz cięgna spiralnie skręcane (2), przy czym wzajemnie równoległe boki (A, B) trapezów utworzone są z pierwszych cięgien prostych (1) skierowanych wzajemnie równolegle w kierunku wzdłużnym (S) plecionki (P), zaś boki skośne (C) utworzone są z cięgien spiralnie skręcanych (2) i drugich cięgien prostych (3), zaplatanych wokół pierwszych cięgien prostych (1) co najmniej 1,5-krotnymi splotami. Urządzenie i sposób do wytwarzania plecionki.

Description

Przedmiotem wynalazku jest plecionka, w szczególności do zabezpieczania skarp ziemnych.

Plecionki tego typu stosowane są do zabezpieczania dróg i obiektów komunikacyjnych przed zsypywaniem się odłamków skalnych ze zboczy skalnych, jako element systemu zabezpieczeń (stabilizacji) skarp przed ruchami mas ziemnych.

Stan techniki zna rozwiązania stosowane do zabezpieczeń skarp i zboczy przed obrywami skalnymi oraz ruchami mas ziemnych. Stosowane są np. siatki o oczkach kwadratowych. Siatki takie, zwane także ogrodzeniowymi, są wykonane ze skośnie wygiętych drutów przewleczonych pomiędzy sobą. W siatce takiej stosuje się druty o niskiej wytrzymałości na rozciąganie. Niestety, wadą takiej siatki jest niska wytrzymałość wynikająca z zastosowanego do jej produkcji drutu, a co za tym idzie, mała odporność na siły jakimi może zostać obciążona (małe możliwości projektowe nieprzekraczające 70 kN).

Innym rozwiązaniem są siatki o oczkach romboidalnych. Siatki te wykonywane są z drutów ze stali wysokowęglowej o wysokiej wytrzymałości; siatki takie osiągają wytrzymałość ok. 150 kN.

Stosuje się także siatkę o oczkach heksagonalnych, lecz z drutów ze stali niskowęglowej (550-700 MPa) o małej wytrzymałości na rozciąganie. Fakt zastosowania drutów ze stali niskowęglowej ogranicza stosowanie takiej siatki do wytrzymałości ok. 70 kN.

Jako elementy zabezpieczeń skarp stosowane są też siatki wykonane z lin, których skrzyżowania łączone są ze sobą poprzez zakuwanie łączników. Sposób produkcji takiej siatki z lin jest kosztowny i uciążliwy w układaniu na skarpie. Waga takiej siatki wymusza konieczność stałego zaangażowania ciężkiego sprzętu. Oczka takiej siatki są na tyle duże, że mogą przelatywać przez nie odłamki o średnicy 10 cm. Taka sytuacja zmusza projektantów do zastosowania dodatkowych siatek o mniejszych oczkach i małej wytrzymałości co kolejny raz wpływa na uciążliwość i koszty stosowania takich siatek.

Stosowane są także siatki heksagonalne wykonane z drutów o małej wytrzymałości na rozciąganie (550-700 MPa), wzmocnione wplecionymi w odległościach 30-50 cm linami o dużej wytrzymałości. Siatki takie są produkowane w rozmiarach oczka (szerokość x długość) 60x80; 80x100; 100x120. Taka konstrukcja siatki daje tylko pozorne zwiększenie wytrzymałości. Duża wytrzymałość występuje tylko punktowo w miejscu wplecenia liny. Pomiędzy linami jest siatka o małej wytrzymałości na rozciąganie (w zależności od średnicy drutu - 25-70 kN). Przyłożenie większego obciążenia powoduje rozerwanie siatki.

Stosowane są także siatki heksagonalne wykonane z drutów o dużej wytrzymałości na rozciąganie (1500-1900 MPa). Siatki te wykazują największą wytrzymałość ze wszystkich siatek jednorodnych znanych na rynku. Ich wytrzymałość na rozciąganie to ok. 180 kN, tzn. jest znacznie większa niż inne stosowane rozwiązania.

W związku z niewystarczającą wytrzymałością znanych siatek, w niektórych sytuacjach konieczne jest stosowanie dwóch warstw siatek w celu odpowiedniego zabezpieczania skarp i zboczy przed ruchami mas ziemnych i opadaniem obrywów skalnych. Powoduje to zwiększenie ciężaru systemu zabezpieczeń a tym samym, jak również kosztów materiału i montażu.

W związku z powyższym, celem niniejszego wynalazku było opracowanie plecionki, która eliminowałaby wady wszystkich dotychczas znanych, opisanych wyżej siatek.

W szczególności, celem wynalazku było opracowanie plecionki, która byłaby na tyle wytrzymała, by mogła zastąpić stosowanie - w celu zwiększenia wytrzymałości - dwóch warstw siatek.

Plecionka według wynalazku, służąca w szczególności do zabezpieczania skarp ziemnych, wykonana jest ze stalowych cięgien i charakteryzuje się tym, że zbudowana jest z oczek w kształcie trapezów, utworzonych przez wiele splecionych cięgien obejmujących pierwsze cięgna proste i drugie cięgna proste oraz cięgna spiralnie skręcane, przy czym wzajemnie równoległe boki trapezów utworzone są z pierwszych cięgien prostych) skierowanych wzajemnie równolegle w kierunku wzdłużnym plecionki, zaś boki skośne utworzone są z cięgien spiralnie skręcanych i drugich cięgien prostych, zaplatanych wokół pierwszych cięgien prostych co najmniej 1,5-krotnymi splotami.

Cięgna korzystnie wykonane są ze stali o wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 900-2900 MPa.

Boki skośne trapezów korzystnie skierowane są pod kątem w zakresie od 39° do 79° do równoległych boków trapezów.

Plecionka korzystnie tworzy elastyczną strukturę trójwymiarową.

Cięgna mogą być wykonane ze stali o zawartości węgla, która mieści się w granicach od 0,3% do 1 %.

Plecionka korzystnie wykonana jest z cięgien w powłoce cynkowo-aluminiowej w ilości minimum 150 g/m².

Cięgna korzystnie wybrane są z grupy obejmującej druty, skrętki, splotki i liny.

Plecionka według wynalazku pozwala zabezpieczać duże powierzchnie w sposób ciągły. Na całej długości skarpy plecionka wykonana jest z ciągłego materiału (drutu, skrętki, liny, splotki). Dzięki swojej strukturze (minimum 1,5-krotny splot) plecionka nie ma możliwości rozplatania się, nawet po zerwaniu jednego z cięgien. Po uszkodzeniu pojedynczego cięgna siły przenoszone są przez cięgna sąsiednie, a sąsiednie sploty zabezpieczają przez rozpleceniem się plecionki. Na krańcach arkusza plecionki znajdują się również cięgna krańcowe, zapewniające uporządkowaną formę zakończenia arkusza siatki.

Dodatkowo układ cięgien w plecionce według wynalazku korzystnie wpływa na rozkład sił przenoszonych przez plecionkę, co zostanie wyjaśnione poniżej.

Plecionka według wynalazku może być elementem systemu, w którym zastosowano płytki/podkładki dociskające plecionkę po zamontowaniu na skarpach.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia fragment plecionki według wynalazku w widoku z góry;

Fig. 2a i 2b przedstawiają schematycznie dwa przykłady urządzenia do wykonania plecionki według wynalazku;

Fig. 3 przedstawia schematycznie przykładowe elementy zaplatające urządzenia z fig. 2a i 2b;

Fig. 4a, 4b i 4c przedstawiają schematycznie dwa warianty prowadnicy rozprostowującej urządzenia z fig. 2a i 2b;

Fig. 5 przedstawia schematycznie bęben urządzenia z fig. 2a i 2b.

Plecionka P widoczna na fig. 1 zbudowana jest z oczek w kształcie trapezów, utworzonych przez wiele splecionych stalowych cięgien 1,2, 3, którymi mogą być zarówno druty, jak i skrętki, splotki, liny itp. Cięgna 1,2, 3 obejmują pierwsze cięgna proste 1 i drugie cięgna proste 3 oraz cięgna 2, które są wstępnie spiralnie skręcane w procesie produkcji plecionki. Oczka w kształcie trapezów mają wzajemnie równoległe boki A, B oraz skośne boki C. Boki A, B zorientowane są wzdłuż plecionki P, tzn. w zamontowanej plecionce skierowane są wzdłuż spadku zbocza, zgodnie z kierunkiem strzałki S na fig. 1. Jak widać na fig. 1, boki A, B trapezów utworzone są z pierwszych cięgien prostych 1 skierowanych wzajemnie równolegle w kierunku wzdłużnym plecionki, zaś boki skośne C utworzone są z drugich cięgien prostych 3 i cięgien spiralnie skręcanych 2 zaplatanych wokół pierwszych cięgien prostych 1 co najmniej 1,5-krotnymi splotami. Korzystne jest aby plecionka P wykonana była z cięgien ze stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 900-2900 MPa. W takim przypadku kąt α powinien zawierać się w przedziale od 39° do 79°, aby uniknąć uszkodzeń cięgien o tak wysokiej wytrzymałości przy ich skręcaniu.

Jak wspomniano powyżej, układ cięgien 1, 2, 3 w plecionce P o oczkach w kształcie trapezu korzystnie wpływa na rozkład sił przenoszonych przez plecionkę. W plecionce P zamontowanej na zboczu w taki sposób, że pierwsze cięgna proste 1, które biegną wzdłuż spadku zbocza, przenoszą siłę rozciągającą w całości w kierunku S równoległym do zbocza. Siły w drugich cięgnach prostych 3 i cięgnach spiralnie skręcanych 2 rozkładają się na siłę równoległą i prostopadłą do kierunku obciążenia, tzn. kierunku spadku zbocza S.

Taki rozkład sił w plecionce w sposób maksymalny wykorzystuje strukturę plecionki w porównaniu z innymi rozwiązaniami znanymi na rynku. Przez dodanie jednego cięgna w odniesieniu do znanej siatki heksagonalnej uzyskujemy podwojoną wytrzymałość na rozciąganie. Nie ma konieczności stosowania dwóch warstw siatki celem uzyskania podwójnej wytrzymałości. Dodatkowo ciężar wzrasta tylko o 40% w porównaniu do rozwiązania z dwoma warstwami siatki.

Również korzystne jest, aby plecionka P była wykonana drutów ze stali, w której zawartość węgla mieści się w granicach od 0,3% do 1%. Ewentualnie cięgna mogą być w antykorozyjnej powłoce cynkowo-aluminiowej w ilości minimum 150 g/m².

Plecionka P według wynalazku, gdy wykonana jest z cięgien o dużej wytrzymałości, może zostać zamontowana u stopy skarpy jako łapacz odłamków skalnych. Ze względu na fakt zastosowania stali o wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 900-2900 MPa oraz splecenie dwóch cięgien co najmniej 1,5-krotnym splotem wokół siebie i wokół trzeciego cięgna, powstaje elastyczna struktura przestrzenna mająca cechy absorbera energii lecącego odłamka skalnego bez konieczności stosowania lin ze sprężynami absorbującymi.

Urządzenie do wykonania plecionki według wynalazku, pokazane schematycznie na fig. 2a i 2b, jest zasadniczo podobne do urządzenia według patentu PL235814, przy czym zastosowanie prowadnic 10 (opisanych poniżej) rozprostowujących cięgna spiralnie skręcane 2 konieczne jest tylko w przypadku korzystnego stosowania cięgien 1,2, 3 ze stali o dużej wytrzymałości (w zakresie 900-2900 MPa). Działanie tego urządzenia jest również co do zasady podobne do działania urządzenia według patentu

PL235814, gdzie zostało ono opisane. Wiele cięgien 1, 2 i 3 doprowadzanych jest ze stanowisk podających w formie stojaków 4 przez elementy prowadzące w formie walców hamujących 5 oraz tub 6 doprowadzających cięgna spiralnie skręcane 2, zespół elementów zaplatających 7a, 7b, 7c i walec odbierający 8 zaopatrzony w elementy zaczepiające 9, przy czym każdy element zaplatający 7a, 7b, 7c przystosowany jest do prowadzenia jednego przechodzącego przez nie cięgna 1,2, 3.

Zasadniczą różnicą, wyróżniającą urządzenie do wykonania plecionki według wynalazku jest zastosowanie elementów zaplatających 7a, 7b, 7c rozmieszczonych w grupach po trzy (potrójne elementy zaplatające), pokazanych na fig. 3. W każdej grupie dwa skrajne elementy 7a, 7c zaplatające przesuwają się podczas pracy urządzenia tam i z powrotem naprzemiennie z obrotami o 540 stopni, natomiast środkowy element zaplatający 7b jest nieruchomy. Dzięki temu, skrajne elementy zaplatające 7a, 7c oplatają wychodzące z nich pierwsze cięgna proste 1 i cięgna spiralnie skręcane 2 co najmniej 1,5-krotnie wokół drugiego cięgna prostego 3 wychodzącego ze środkowego elementu zaplatającego 7b, tak że powstaje plecionka P ostatecznie kształtowana przez walec 8.

Na fig. 4 pokazana jest schematycznie prowadnica 10 rozprostowująca spiralnie skręcane cięgna 2. W przypadku wytwarzania plecionki P z cięgien ze stali o dużej wytrzymałości (w zakresie 900-2900 MPa), urządzenie zaopatrzone jest (tak jak urządzenie według PL235814) w takie prowadnice 10, umieszczone między każdą tubą 6 prowadzącą spiralnie skręcone cięgno 2 a współpracującym z nią elementem zaplatającym 7a (7c). Prowadnica 10 ma kształt jak opisano w PL235814. W najprostszym przykładzie wykonania fig. 4a prowadnicę 10 stanowi ścianka w kształcie stożka ściętego, którego mniejsza krawędź stanowi centralny otwór wylotowy współpracujący z elementem zaplatającym 7a (7c), zaś większa krawędź stanowi centralny otwór wlotowy współpracujący z wylotem z tuby 6. Ewentualnie prowadnicę 10 może stanowić cylinder z wlotem i wylotem ukształtowanym jako stożek ścięty - fig. 4b. Na wewnętrznej powierzchni prowadnicy rozprostowującej 10 może znajdować się bruzda kierunkowa 11 wspomagająca proces rozprostowywania, pokazana na fig. 4c.

Walec urządzenia pokazany jest na fig. 5. Jak widać, elementy zaczepiające walca rozmieszczone są na walcu tak, że wytwarzana plecionka ma oczka w kształcie trapezów. Korzystnie, elementy zaczepiające umożliwiają wytwarzanie oczek, w których skośne boki C trapezów skierowane są pod kątem α w zakresie od 39° do 79° do równoległych boków A, B trapezów.

Plecionka P według wynalazku wytwarzana jest w wyżej opisanym urządzeniu w następujący sposób.

Wiele cięgien 1, 2 i 3 doprowadzanych jest ze stanowisk podających w formie stojaków 4 przez elementy prowadzące w formie walców hamujących 5 oraz tub 6 do zespołu elementów zaplatających 7a, 7b, 7c. Zespół tub 6 tworzy szereg, gdzie w każdej tubie 6 znajduje się cięgno spiralnie skręcane 2 doprowadzane do elementu zaplatającego 7a lub 7c. Do pozostałych dwóch elementów zaplatających 7a (7c), 7b doprowadzane są cięgna proste 1, 3. Za zespołem tub 6 zawierających spiralnie skręcane cięgna 2 znajduje się zespół elementów zaplatających 7a, 7b, 7c, tak że z każdej tuby 6 cięgna spiralnie skręcane 2 przechodzą do odpowiedniego elementu zaplatającego 7c. W opisanym urządzeniu stosuje się elementy zaplatające 7a, 7b, 7c rozmieszczone w grupach po trzy, przy czym w każdej grupie dwa skrajne elementy zaplatające 7a, 7c przystosowane są do przesuwania się tam i z powrotem naprzemiennie z obrotami o 540 stopni, zaś środkowy element zaplatający 7b jest nieruchomy. Tak więc, wychodzące ze skrajnych elementów zaplatających 7a lub 7c cięgna spiralnie skręcane 2 i pierwsze cięgna proste 1, zostają oplecione co najmniej 1,5-krotnie wokół drugiego cięgna prostego 3 wychodzącego ze środkowego elementu zaplatającego 7b, tak że powstaje plecionka P, która ostatecznie kształtowana jest przez walec 8. W każdej grupie elementów zaplatających 7a, 7b, 7c przez jeden skrajny element zaplatający 7a (lub 7c) i środkowy element zaplatający 7b prowadzi się cięgna proste, a przez drugi skrajny element zaplatający 7c (lub 7a) prowadzi się spiralnie skręcane cięgno 2. Plecionkę P prowadzi się dalej przez walec, który ma elementy zaczepiające 9, rozmieszczone w taki sposób, że powstają oczka w kształcie trapezów.

Jeżeli stosuje się cięgna 1, 2, 3 wykonane ze stali o wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 900-2900 MPa, cięgna spiralnie skręcane 2 rozprostowuje się przed wprowadzeniem do elementów zaplatających za pomocą prowadnicy 10 rozprostowującej, umieszczonej w każdej tubie 6 prowadzącej cięgno spiralnie skręcane 2 przed współpracującym z nią elementem zaplatającym. W związku z tym, że cięgna ze stali o wysokiej wytrzymałości są sztywne i trudne do skręcenia, korzystnie tworzy się plecionkę P, w której oczka w kształcie trapezów mają boki skośne C skierowane pod kątem α w zakresie od 39° do 79° do równoległych boków A, B trapezów.

Claims (7)

1. Plecionka, w szczególności do zabezpieczania skarp ziemnych, wykonana ze stalowych cięgien, znamienna tym, że zbudowana jest z oczek w kształcie trapezów, utworzonych przez wiele splecionych cięgien (1, 2, 3) obejmujących pierwsze cięgna proste (1) i drugie cięgna proste (3) oraz cięgna spiralnie skręcane (2), przy czym wzajemnie równoległe boki (A, B) trapezów utworzone są z pierwszych cięgien prostych (1) skierowanych wzajemnie równolegle w kierunku wzdłużnym (S) plecionki (P), zaś boki skośne (C) utworzone są z cięgien spiralnie skręcanych (2) i drugich cięgien prostych (3), zaplatanych wokół pierwszych cięgien prostych (1) co najmniej 1,5-krotnymi splotami.

2. Plecionka według zastrz. 1, znamienna tym, że cięgna (1, 2, 3) wykonane są ze stali o wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 900-2900 MPa.

3. Plecionka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że boki skośne (C) trapezów skierowane są pod kątem (a) w zakresie od 39° do 79° do równoległych boków (A, B) trapezów.

4. Plecionka według zastrz. 2, znamienna tym, że tworzy elastyczną strukturę trójwymiarową.

5. Plecionka według zastrz. 1 albo 2 albo 4, znamienna tym, że cięgna (1, 2, 3) wykonane są ze stali o zawartości węgla, która mieści się w granicach od 0,3% do 1%.

6. Plecionka według zastrz. 1 albo 2 albo 4, znamienna tym, że wykonana jest z cięgien (1,2, 3) w powłoce cynkowo-aluminiowej w ilości minimum 150 g/m².

7. Plecionka według zastrz. 1, znamienna tym, że cięgna (1,2, 3) wybrane są z grupy obejmującej druty, skrętki, splotki i liny.