SK286285B6 - Zariadenie na vzájomné vzopretie dvoch konštrukčných súčastí - Google Patents

Abstract

Zariadenie na vzájomné vzopretie dvoch konštrukčných súčastí (3) pozostáva aspoň z jednej tlačnej rúrky (2), usporiadanej medzi dvomi čelne navzájom privrátenými doskami (1) prenášajúcimi tlak, ktoráje na obmedzenie vdutia i vydutia usporiadaná koaxiálne medzi dvomi opornými rúrkami (5, 6), ktoré sú kratšie ako tlačná rúrka (2), pričom vonkajšia oporná rúrka (6) obklopuje tlačnú rúrku (2) s radiálnym odstupom.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na vzájomné vzopretie dvoch konštrukčných súčastí, pozostávajúce aspoň z jednej tlačnej rúrky usporiadanej medzi čelne navzájom privrátenými doskami prenášajúcimi tlak.

Doterajší stav techniky

Na zvládnutie veľkých deformácii vznikajúcich pri vylamovaní tunela v obtiažnej zemine je známe rozdeliť výstuž tunela v pozdĺžnom smere tunela kontrakčnými škárami, pričom prostredníctvom tlačných prvkov, vsadených v kontrakčných škárach môže byť napriek usporiadaniu kontrakčných špár zaistená nosnosť výstuže. Tlačné sily, prenášané týmito tlačnými prvkami, musia byť obmedzené, aby bolo zamedzené preťaženie výstuže. Na získanie príslušnej veľkosti tlačnej sily pozdĺž požadovanej dráhy stlačenia boli teda použité tlačné prvky vo forme tlačných rúrok, ktoré sú čelne upnuté medzi dvomi doskami prenášajúcimi tlak. Pri axiálnom zaťažení, prekračujúcom pevnosť proti vydutiu tlačnej rúrky, vznikajú prstencové vydutia tlačnej rúrky, pričom zachytiteľná tlaková sila klesá, až sa steny tvoriacich sa prstencových záhybov navzájom oprú. Potom rastie prenášaná tlaková sila až do budúceho vydutia za vytvorenia prstencového záhybu, takže sa celý proces opakuje. Na zníženie pomerne vysokého vrcholu zaťaženia pred začiatkom procesu vydutia sa začiatočný odpor proti stlačeniu tlačnej rúrky zmenšuje prostredníctvom otvorov, usporiadaných v prstencovej oblasti. I keď je možné prostredníctvom príslušného dimenzovania tlačnej rúrky prispôsobenie príslušným požiadavkám, bolo by žiaduce chovanie pri stlačení takéhoto tlačného prvku zlepšiť a tak zvýšiť účinnú nosnosť výstuže, bez toho, že by bolo nutné brať do úvahy preťaženie výstuže, ku ktorému môže dôjsť prostredníctvom torkrétovania, betónovania na mieste, oceľových výstuží alebo tybinkovania. V tejto súvislosti je treba pripomenúť, že je treba počítať tiež s axiálne nesymetrickými pomermi zaťaženia, ktoré môžu spôsobiť ďalšie zníženie tlaku.

Tlačné prvky tohto druhu sa však používajú nielen v oblasti tunelových výstuží, ale môžu nájsť použitie všade tam, kde je treba navzájom oproti sebe oprieť dve konštrukčné súčasti, a to pri stanovenom tlačnom odpore pozdĺž dráhy stlačenia, ako je požadované napríklad pri vzoprení nárazníkov motorových vozidiel.

Podstata vynálezu

Vynález je založený na úlohe vytvoriť zariadenie na vzájomné vzoprenie dvoch konštrukčných súčastí uvedeného druhu jednoduchými konštrukčnými prostriedkami tak, aby bolo možné obmedziť pokles tlaku spojený s vydutím tlačnej rúrky a zlepšiť tak nosnosť výstuže.

Vynález rieši stanovenú úlohu tým, že tlačná rúrka je na obmedzenie vdutia i vydutia usporiadaná koaxiálne medzi dvomi opornými rúrkami, ktoré sú kratšie ako tlačná rúrka, pričom vonkajšia oporná rúrka obklopuje tlačnú rúrku s radiálnym odstupom.

Pretože prostredníctvom vonkajšej opornej rúrky môže byť proces vydutia, nastávajúci pri príslušnom axiálnom zaťažení tlačnej rúrky, prerušený skôr ako sa vytvorí prstencový záhyb s na sebe ležiacimi stenami, môže byť obmedzený tiež pokles prenášaných tlakových síl, spôsobený procesom vydutia, čo vedie k príslušnému vyššiemu odporu pri deformácii. Obmedzenie procesu vydutia prostredníctvom vonkajšej opornej rúrky však nesmie viesť ku vdutiu tlačnej rúrky, zhoršujúcemu zaťažiteľnosť, takže vdutiu musí byť v každom prípade zabránené vnútornou opornou rúrkou. Radiálny odstup medzi tlačnou rúrkou a vonkajšou opornou rúrkou určuje miera možného vydutia tlačnej rúrky. Prostredníctvom prstencovej štrbiny medzi tlačnou rúrkou a vonkajšou opornou rúrkou tak môže byť jednoducho riadené chovanie tlačnej rúrky. Obmedzenie vydutia tlačnej rúrky prostredníctvom opornej rúrky si okrem toho vynucuje do značnej miery symetrické pomery vydutia, takže i pri nesymetrických zaťaženiach tlačnej rúrky sa dosiahne zlepšený odpor proti vydutiu. Tlačná rúrka je samozrejme vytvorená o požadovanú dráhu stlačenia dlhšia ako oporné rúrky.

Ak nie sú vykonané konštrukčné opatrenia na lokalizáciu prvého vydutia tlačnej rúrky, je treba počítať s vydutím tlačnej rúrky v oblasti na čelnej strane. Z toho dôvodu sa doporučuje obidve oporné rúrky rozdeliť vždy na dva úseky rúrky, spojené s obidvomi doskami prenášajúcimi tlak, aby bolo zaistené, že sa oporné rúrky nachádzajú v oblasti vydutia, nezávisle od toho, v oblasti ktorej dosky prenášajúci tlak vydutia začína. Na lokalizáciu vydutia a na zníženie špičiek zaťaženia nastávajúcich pred vydutím môže tlačná rúrka mať prstencový úsek s malým odporom proti vydutiu. Takýto malý odpor vydutia môže byť získaný zoslabením prierezu prostredníctvom otvorov v tlačnej rúrke, je však tiež možné tlačnou rúrkou prstencovito predvyduť.

Chovanie pri vydutí je možné navyše ovplyvniť, ak prstencová štrbina medzi tlačnou rúrkou a vonkajšou opornou rúrkou prípadne medzi tlačnou rúrkou a vnútornou opornou rúrkou má náplň, napríklad piesku alebo plastovej peny.

Ak je vonkajšia oporná rúrka koaxiálne obklopená aspoň jednou ďalšou opornou rúrkou s radiálnym odstupom, pričom dĺžka oporných rúrok s narastajúcim polomerom ubúda, môže by dosiahnuté stupňovité, od dráhy stlačenia závislé zmenšenie poklesu prenášaných tlakových síl, spojené s procesom vydutia. Po dráhe stlačenia, danej dĺžkovým rozdielom tlačnej rúrky a susednej vonkajšej opornej rúrky, sa totiž teraz oporná rúrka, upnutá medzi doskami prenášajúcimi tlak, stáva tlačnou rúrkou, ktorých vydutie je určené analogickým spôsobom pomocou ďalšej opornej rúrky. Tým sa zvyšuje odpor proti deformácii tlačného prvku po vopred danej dráhe stlačenia, čo sa môže napríklad využiť na zohľadnenie vytvrdenia betónu zvýšenej zaťažiteľnosti betónovej výstuže.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na výkresoch je predmet vynálezu znázornený na príklade. Na výkresoch predstavuje obr. 1 zariadenie podľa vynálezu na vzájomné vzoprenie dvoch segmentov tunelovej výstuže, v obvodovom smere rozdelené kontrakčnými škárami, v zjednodušenom axiálnom reze, obr. 2 chovanie pri stlačení tlačnej rúrky podľa stavu techniky na základe priebehu sily pozdĺž dráhy stlačenia a obr. 3 zodpovedajúce znázornenie chovania pri stlačení zariadenia podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie podľa vynálezu v znázornenom príklade uskutočnenia pozostáva v podstate z dvoch dosák 1 prenášajúcich tlak, medzi ktorými je usporiadaná tlačná rúrka 2. Cez túto tlačnú rúrku 2 sa opierajú segmenty 3 tunelovej výstuže, ktorá je rozdelená kontrakčnými škárami 4 medzi segmentmi 3. Na rozdiel od známych zariadení tohto druhu je tlačná rúrka 2 podľa vynálezu usporiadaná koaxiálne medzi vnútornou opornou rúrkou 5 a vonkajšou opornou rúrkou 6, ktoré sú rozdelené na dva úseky 5a resp. 6a. Tieto úseky 5a a 6a rúrky sú spojené vždy s jednou z obidvoch dosák 1 prenášajúcich tlak. V oblasti spodného čelného okraja tlačnej rúrky 2 sú v nej usporiadané otvory 7, ktoré zoslabením prierezu určujú začiatočný odpor proti vydutiu tlačnej rúrky 2. Keď narastá axiálne tlakové zaťaženie tlačnej rúrky 2 prostredníctvom segmentov 3 nad odpor proti vydutiu, dochádza k prstencovitému vydutiu tlačnej rúrky 2 v oblasti otvorov 7.

Na obr. 2 a 3 je znázornený priebeh sily po dráhe stlačenia. Merania boli vykonávané s tlačnou rúrkou z ocele St37, ktorej výška bola 400 mm, priemer 88,9 mm a hrúbka steny 2,9 mm. Otvory 7 v oblasti spodnej čelnej strany mali priemer 15 mm. Je zrejmé tak z obr. 2, ako aj z obr. 3, že nastáva proces vydutia pri sile medzi 130 a 140 kN, pričom v dôsledku vydutia prenášaná sila klesá. Zatiaľ čo pri neobmedzenom vydutí tlačnej rúrky podľa obr. 2 prenášaná sila klesá na asi 50 kN pri dráhe stlačenia 20 mm, predtým ako nastane stabilizácia prostredníctvom vzájomného dosadnutia stien vytvárajúceho sa prstencovitého záhybu, podľa vynálezu sa proces vydutia preruší, len čo sa vydutie tlačnej rúrky 2 zastaví pomocou vonkajšej opornej rúrky 6. V príklade uskutočnenia zodpovedajúceho obr. 3 mala vonkajšia rúrka priemer 108 mm a hrúbku steny

2,6 mm. Za týchto okrajových podmienok mohol byť pokles tlaku obmedzený na asi 100 kN pri dráhe stlačenia asi 8 mm. V dôsledku podoprenia tlačnej rúrky v oblasti vydutia tak na vonkajšej opornej rúrke 6 ako aj na vnútornej opornej rúrke 5 stúpa prenášaná tlaková sila až do vzniku nového vydutia, pričom v dôsledku teraz už nezoslabeného prierezu tlačnej rúrky odpor proti vydutiu je väčší ako v prípade prvého vydutia.

Obdobným spôsobom nastáva i v prípade tlačnej rúrky s voľným vydutím nárast prenášaných tlakových síl na väčšiu veľkosť, ako je veľkosť odporu proti vydutiu pri prvom vydutí, ako je znázornené na obr. 2. S vedením tlačnej rúrky 2 medzi obidvomi opornými rúrkami 5 a 6 sa však odpor proti vydutiu v prípade zariadenia podľa vynálezu prekoná až potom pri vyššej sile, pričom pokles prenášaných sií nastávajúci pri novom vydutí je opäť, v porovnaní s voľným vydutím podľa obr. 2, obmedzený prostredníctvom vonkajšej opornej rúrky 6. Z porovnania obr. 2 a 3 je bezprostredne zrejmé, že pomocou zariadenia podľa vynálezu môžu byť prenášané sily cielene zväčšené, a to pri príslušnom uspôsobení danej dráhy stlačenia.

I keď zariadenie podľa vynálezu bolo podrobnejšie opísané na tunelovej výstuži, nie je samozrejme použitie zariadenia podľa vynálezu obmedzené na túto oblasť. Môže byť výhodne použité všade tam, kde je treba zaistiť prenos určitých tlakových síl po dráhe stlačenia, ako je požadované napríklad pri uložení nárazníkov motorových vozidiel.

Claims (5)

1. Zariadenie na vzájomné vzoprenie dvoch konštrukčných súčastí, pozostávajúce z aspoň jednej tlačnej rúrky (2) usporiadanej medzi čelne navzájom privrátenými doskami (1) prenášajúcimi tlak, vyznačujúce sa tým, že tlačná rúrka (2) je umiestnená koaxiálne medzi dvomi opornými rúrkami (5, 6), ktoré sú kratšie ako tlačná rúrka (2), pričom vonkajšia oporná rúrka (6) obklopuje tlačnú rúrku (2) s radiálnym odstupom, kvôli obmedzeniu preliačenia a vydutia.

2. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že obidve oporné rúrky (5, 6) sú rozdelené na úseky (5a, 6a) rúrky, spojené vždy dva s každou z obidvoch dosák (1) prenášajúcich tlak.

3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že tlačná rúrka (2) je vybavená prstencovým úsekom s malým odporom proti vydutiu.

4. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že prstencová štrbina má medzi tlačnou rúrkou (2) a vonkajšou opornou rúrkou (6), prípadne medzi tlačnou rúrkou (2) a vnútornou opornou rúrkou (5), náplň, napríklad piesok alebo penovú hmotu.

5. Zariadenie podľa nároku 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že vonkajšia oporná rúrka (6) je koaxiálne s radiálnym odstupom obklopená aspoň jednou ďalšou opornou rúrkou, pričom dĺžka oporných rúrok (6) sa zmenšuje so zmenšujúcim sa polomerom.