CZ295754B6

CZ295754B6 - Štětovnice tvaru Z s velkým průřezovým modulem

Info

Publication number: CZ295754B6
Application number: CZ19983382A
Authority: CZ
Inventors: Michel Bourdouxhe
Original assignee: Profilarbed S. A.
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 2005-10-12
Also published as: JP2000508728A; AU1441297A; WO1997040232A1; JP3739096B2; UA54424C2; LU88747A1; DE69705944D1; ES2160318T3; PL329602A1; TW360736B; DE69705944T2; EP0895556A1; EP0895556B1; CZ338298A3; RU2167239C2; PL183928B1; KR100432189B1; KR20000005009A

Abstract

Štětovnice tvaru Z válcovaná za tepla se skládá ze dvou pásnic (12', 12''), které mají v podstatě rovnoběžná vnější čela (14', 14''), a šikmé stojiny (10), která obě pásnice (12', 12'') spojuje. Stojina svírá s rovinou (16) rovnoběžnou s vnějšími čely (14', 14'') pásnic (12', 12'') ostrý úhel .alfa. .<=. 75.degree. a mezi spoji k pásnicím (12', 12'') je vymezena dvěma v podstatě rovnoběžnými rovinnými čely (18', 18''). Každá z obou pásnic (12', 12'') má výstupek (22', 22''), který přesahuje za myšlenou rovinu (24', 24''), která prodlužuje to rovinné čelo (18', 18'') stojiny, které se nachází na stejné straně jako vnější čelo (14', 14'') příslušné pásnice.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká štětovnice tvaru Z s velkým průřezovým modulem.

Dosavadní stav techniky

Štětovnice tvaru Z jsou známy již dlouho. Mají šikmou stojinu, která spojuje dvě v podstatě rovnoběžné pásnice. Každá pásnice zahrnuje záchytný prvek, kterým se štětovnice zachytí se záchytným prvkem štětovnice sousední, a vytvoří tak spoj štětové stěny. V takové stěně jsou většinou štětovnice tvaru Z uspořádány tak, že jejich pásnice jsou v podstatě rovnoběžné s, a ve stejné vzdálenosti od neutrální ohybové roviny stěny. Součin ohybového průřezového modulu vzhledem k této neutrální rovině a maximálního přípustného pružného napětí určuje maximální moment pružného namáhání, kterým se může stěna zatížit.

Veličina, která se nazývá průřezový modul na jednotku délky štětové stěny, je průřezovým modulem stěny vzhledem k neutrální rovině na běžný metr stěny. Veličina, která se nazývá měrný průřezový modul nebo výkonnostní kritérium štětové stěny, je dána průřezovým modulem na jednotku délky ku hmotnosti jednoho čtverečního metru stěny. V souvislosti s tímto vynálezem se štětovou stěnou rozumí stěna, která se skládá ze štětovnic spojených dohromady tak, aby jejich pásnice byly v podstatě rovnoběžné s, a ve stejné vzdálenosti od neutrální ohybové roviny stěny.

Společnost ProfilARBED S. A. (Luxembourgh) v současné době nabízí pod názvem AZ36 štětovnici tvaru Z, jejíž průřezový modul činí 3600 cm³ na běžný metr stěny. Štětovnice AZ36 má měrnou hmotnost 194kg/m² a měrný průřezový modul je tedy 18,6 (cm³/m)/(kg/m²). ProfilARBED S. A. (Luxembourgh) nabízí pod názvem BZ42 také jinou štětovnici tvaru Z, která má průřezový modul 4200 cm³ na běžný metr stěny, ale měrnou hmotnost 271 kg/m² a tudíž méně příznivý měrný průřezový modul 15,5 (cm³/m)/(kg/m²). Tato štětovnice má záchytné prvky typu BELVAL a její stojina svírá s rovinou rovnoběžnou s pásnicemi ostrý úhel asi 83,5°. Na trhu lze získat i další štětovnice tvaru Z, které mají průřezové moduly až 4550 cm³ na běžný metr stěny. Tyto typy štětovnic tvaru Z s velkými průřezovými moduly jsou však z masivních profilů s velkou hmotností na čtvereční metr stěny a tudíž s poměrně malým měrným průřezovým modulem. Čím nižší je měrný průřezový modul, tím jsou náklady na stěnu vyšší.

Mezi hlavní důvody, proč nejsou na trhu běžně dostupné štětovnice tvaru Z s průřezovými moduly většími než 4550 cm³ na běžný metr stěny, patří:

a) nejčastěji omezení maximální tloušťky pásnic. Válcování záchytných prvků, zvláště pak záchytných prvků typu Larssen vyžaduje, aby se pásnice složily až v průběhu posledního průchodu válcovací stolicí. A složení příliš silných pásnic je obtížné. Tedy, v současné době neexistuje průmyslový způsob, jak válcovat pásnice se záchytnými prvky Larssen, které jsou silnější než 20 mm.

b) omezení maximální šířky pásnic a maximální vzdálenosti mezi vnějšími čely pásnic (výška profilu). Daný úhel sklonu stojiny, šířka pásnic a výška profilu určují rozvin štětovnice a následně tedy i šířku válců válcovací stolice. Šířka válců je omezena šířkou válcovací stolice válcovací tratě štětovnic. Pokud je žádoucí válcovat štětovnice s vysokým průřezovým modulem na stávajících válcovacích tratích, musí být rozvin těchto štětovnic mezi osami záchytných prvků menší, než předem daná hodnota šířky válcovacích stolic válcovací tratě štětovnic.

- 1 CZ 295754 B6

c) úspory válcovací šířky se dá dosáhnout zvětšením ostrého úhlu, který svírá stojina s rovinou rovnoběžnou s pásnicemi (úhel sklonu stojiny). Avšak čím více se tento úhel blíží 90°, tím větší je odpor při zarážení štětovnice. Z důvodů, které se týkají samotného použití štětovnice, se doporučuje, aby byl úhel sklonu stojiny menší než 75°.

Výše uvedené parametry štětovnice AZ byly optimalizovány pomocí optimalizačního programu a počítače. Výsledkem optimalizace je štětovnice s tloušťkou pásnic 15 mm, s průřezovým modulem 4400 cm³ na běžný metr stěny, s měrnou hmotností 229 kg/m² a tedy měrným průřezovým modulem 19,21 (cm³/m)/(kg/m²).

Průřezový modul 4400 cm³ se tedy zdá být mezní hodnotou pro štětovnice tvaru Z, které odpovídají výše uvedeným omezením. Je samozřejmě možné dále zvětšovat tloušťku stojiny, ale takový krok sice na jedné straně mírně zvýší průřezový modul, zároveň však způsobí znatelné snížení měrného průřezového modulu štětovnice.

Vynález přináší řešení, které umožňuje dále zvýšit průřezový modul štětovnic tvaru Z válcovaných za tepla bez snížení měrného průřezového modulu štětovnice a při zachování stávající šířky válcovacích stolic.

Tímto řešením je štětovnice tvaru Z podle prvního patentového nároku.

Z dosavadního stavu techniky stojí za povšimnutí, že přesahující výstupky v bodech, v nichž se spojují pásnice se stojinou štětovnice, již byly popsány v dokumentech US 1 831 427 a FR-A-686816, ovšem v od vynálezu naprosto odlišných souvislostech. Dokument US 1 831 427 popisuje speciální štětovnice tvaru Z, které umožňují, spolu s plochými mezilehlými panely, vytvářet štětovou stěnu se spojitým rovinným povrchem. Speciální štětovnice dle tohoto dokumentu jsou více než pravděpodobně odlévané z oceli. Jejich stojina svírá s rovinou rovnoběžnou s vnějšími povrchy pásnic úhel blízký 90°. Ve spojích mezi stojinou a pásnicemi mají žebra, hřebeny, osazení nebo výstupky, které jsou buď integrální součástí štětovnice, nebo jsou k ní nějakým prostředkem připevněny. Jediným účelem těchto žeber, hřebenů, osazení nebo výstupků je, aby zapadly do vybrání komplementárních tvarů v mezilehlých panelech. Tímto způsobem je možné vytvořit štětovou stěnu se spojitým rovinným povrchem tak, že se mezi dvě štětovnice tvaru Z vloží a zajistí mezilehlé panely. Štětovnice tvaru U s malou výškou jsou známy z dokumentu FR-A-686816. Takové štětovnice mají zesílenou část v místě styku pásnic se stojinou. V sestavě dvou takových štětovnic zmíněná zesílená část, která se nachází bezprostředně před otvorem spojky první štětovnice, spolu s vnitřní částí této spojky vytváří útvar schopný spolupráce s vnější částí spojky na druhé štětovnici.

Podstata vynálezu

Za tepla válcovaná štětovnice tvaru Z podle vynálezu se skládá, jako ostatně všechny za tepla válcované štětovnice tvaru Z, ze dvou pásnic, které mají v podstatě rovnoběžná vnější čela, a šikmé stojiny, která obě pásnice spojuje. Stojina svírá s rovinou rovnoběžnou s vnějšími čely pásnic ostiý úhel menší než nebo rovný 75° a mezi spoji s pásnicemi je vymezena v podstatě rovinnými čely. Za tepla válcovaná štětovnice tvaru Z podle vynálezu se od obvyklých za tepla válcovaných štětovnic tvaru Z liší především tím, že obě pásnice mají výstupky, které přesahují za myšlenou rovinu, která prodlužuje to rovinné čelo stojiny, které se nachází na stejné straně jako vnější čelo příslušné pásnice.

Výhodné je, že na výrobu za tepla válcované štětovnice podle vynálezu se sice spotřebuje o málo více materiálu, které má za následek mírné zvýšení hodnoty hmotnosti na čtvereční metr stěny, ovšem zlepšení průřezového modulu a následně i měrného průřezového moduluje výrazné. Dále, zvýšení průřezového modulu se dosáhne bez zvětšení šířky válcovací stolice, bez zvýšení

-2CZ 295754 B6 tloušťky pásnic a navíc je možné zvětšit užitečnou šířku pásnic. Navrhované řešení vede rovněž k zesílení rohů, ve kterých se spojují pásnice se stojinou, a tím snížení nebezpečí poškození těchto kritických míst při použití štětovnice. Toto zesílení je rovněž výhodné z hlediska lepší odolnosti vůči zrychlené korozi při nízkých hladinách vody, neboť štětovnice tvaru Z jsou, na rozdíl od štětovnic tvaru U, ke korozi ve spojeních pásnice/stojina náchylné. Poslední výhodou je to, že pásnice mají větší nosné povrchy (= vnější čela pásnic) pro rozepření a kotevní desky a přenos kotevních sil z pásnic do stojiny a naopak je tudíž snadnější.

Zvláště výhodné je, že podle vynálezu je možné získat štětovnice s následujícími parametry:

tloušťka pásnic 19 až 20 mm;

šířka pásnic > 200 mm;

výška štětovnice <500 mm;

průřezový modul na běžný metr stěny > 4800 cm³; měrný průřezový modul přibližně 20 (cm³/m)/(kg/m²).

Přehled obrázků na výkresech

Přednostní provedení štětovnice podle vynálezu bude dále popsáno s odkazy na doprovodné výkresy, na nichž:

Na obr. 1 je příčný řez štětovnicí,

Na obr. 2 je detail spojení pásnice/stojina štětovnice dle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Štětovnice tvaru Z dle obr. 1 se skládá, jako ostatně všechny za tepla válcované štětovnice tvaru Z, ze dvou pásnic 12', 12, které mají v podstatě rovnoběžná vnější čela 14', 14, a šikmé stojiny 10, která obě pásnice 12', 12 spojuje. Stojina 10 svírá s rovinou 16, která je rovnoběžná s vnějšími čely 141, 14 pásnic 121, 12 ostrý úhel a. Pásnice 10 je slabší než pásnice 12', 12 a mezi spojeními k pásnicím 121, 12 je vymezena dvěma v podstatě rovinnými a rovnoběžnými čely 181,18.

Obě pásnice 12', 12 jsou osazeny záchytným prvkem 20', 20. Přesněji řečeno, jsou osazeny záchytnými prvky typu Larssen, které zachycením se záchytnými prvky sousedních štětovnic vytváří ve štětové stěně spoje typu Larssen.

Rozměry popsané štětovnice byly pomocí optimalizačního programu a počítače optimalizovány na získání velkého průřezového modulu při splnění různých, výše zmíněných omezení.

Optimalizace vedla k přijetí následujících rozměrů:

výška profilu štětovnice (vzdálenost mezi vnějšími čely pásnic): šířka každé z pásnic 12', 12: tloušťka stojiny 10:

tloušťka každé z pásnic 121, 12: úhel sklonu stojiny 10:

h = 482 mm a « 208 mm tj = 15 mm t₂ = 19 mm a = 71°

Díky optimalizaci výše uvedených rozměrů se dosáhlo hodnoty průřezového modulu 4400 cm³na jednotku délky stěny, která je sestavena z těchto štětovnic tak, že vnější čela 14', 14 pásnic 12', 12 jsou v podstatě rovnoběžná s, a ve stejné vzdálenosti od neutrální ohybové roviny štětové stěny. Měrný průřezový modul takové štětovnice je těsně pod 20 (cm³/m)/(kg/m²).

Cílem bylo dále zlepšit průřezový modul takto optimalizované štětovnice.

Tohoto cíle se dosáhlo přidáním výstupku 22', 22, který přesahuje za pomyslnou rovinu 24', 24, která je prodloužením toho rovinného čela 18', 18 stojiny, které se nachází na stejné straně jako vnější čelo 14', 14 příslušné pásnice, na každou z pásnic 12', 12. Přechodový povrch 25, kterým by končila pásnice 12' v obvyklé štětovnici tvaru Z, je na obr. 2 naznačen čárkovaně. Tento přechodový povrch 25 by tečně navazoval na vnější čelo 14' pásnice 12' i na čelo 18' stojiny 10.

Jak je na obr. 2 vidět, stojina 10 na výstupek 22' pásnice navazuje místně zvětšenou tloušťkou 26' stojiny 10 tak, aby mezi výstupkem 22' a stojinou 10 nevznikl konkávní roh. Zvětšená tloušťka 26' stojiny 10 mírně zmenšuje měrný průřezový modul štětovnice, na druhé straně usnadňuje válcování a předchází deformacím výstupku 22' pásnice v průběhu zarážení štětovnice. Navíc se dosáhne lepšího přenosu kotvicích sil mezi pásnicemi 12',12 a stojinou 10.

Z obr. 2 je dále zřejmé, že výstupek 22' je ohraničen prvním rovinným povrchem 30, který je prodloužením rovinného čela 14' pásnice 12', druhým rovinným povrchem 34, který je v podstatě kolmý k prvnímu rovinnému povrchu 30, a konvexním válcovým povrchem 32, který spojuje první rovinný povrch 30 s druhým rovinným povrchem 34- Zvětšená tloušťka 26' stojiny 10 tak definuje konkávní přechodový povrch 36, který spojuje tělo 18' stojiny 10 s výstupkem 22', který je optimalizován z hlediska válcování.

V příkladu dle obr. 1 má konvexní válcový přechodový povrch 32 poloměr 15 mm a konkávní válcový přechodový povrch 36 poloměr 125 mm. Průřezový modul na jednotku délky optimalizované štětovnice s výstupky 22', 22 je 4800 cm³/m, což představuje oproti optimalizované štětovnici bez výstupků 22', 22 pásnice zvýšení asi o 9 %. Měrný průřezový modul optimalizované štětovnice s výstupky 22', 22 ie asi 20 (cm³/m)/(kg/m²).

Válcování výstupků 22', 22 nezpůsobuje žádné vážnější problémy. Nevyžaduje zvětšení šířky válcovacích stolic válcovací tratě, což vynález činí zvláště přitažlivým pro štětovnice velkých průřezů.

Zbývá jen uvést, že vynález se samozřejmě neomezuje jen na výše popsané provedení štětovnice, nýbrž že jej lze s výhodou aplikovat i na štětovnice tvaru Z, které mají průřezový modul na jednotku délky menší nebo i větší než 4800 cm³/m a podstatně jiné rozměry, a také na štětovnice s jinými záchytnými prvky než typu Larssen.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Štětovnice tvaru Z válcovaná za tepla, která se skládá ze dvou pásnic (12', 12), které mají v podstatě rovnoběžná vnější čela (14', 14), a šikmé stojiny (10), která obě pásnice (12', 12) spojuje tak, že svírá s rovinou (16), která je rovnoběžná s vnějšími čely (14', 14) pásnic (12', 12), ostrý úhel a < 75°, přičemž stojina (10) je mezi spoji k pásnicím (12', 12) vymezena dvěma v podstatě rovnoběžnými rovinnými čely (18', 18), vyzn aču j í cí se tím, že každá z obou pásnic (12', 12) má výstupek (22', 22), který přesahuje za myšlenou rovinu (24', 24), která prodlužuje to rovinné čelo (18', 18) stojiny, které se nachází na stejné straně jako vnější čelo (14', 14) příslušné pásnice.
2. Štětovnice podle nároku 1,vyznačující se tím, že stojina (10) na oba výstupky (22', 22”) pásnic navazuje prostřednictvím zvětšené tloušťky (26', 26) stojiny (10) pro zabránění vzniku konkávního rohu mezi příslušným výstupkem (22', 22) pásnice a stojinou (10).
3. Štětovnice podle nároku 2, vy z n ač u j í cí se t í m, že výstupek (22', 22”) pásnice je ohraničen prvním rovinným povrchem (30), který prodlužuje rovinné čelo (14', 14) příslušné pásnice, druhým rovinným povrchem (34), který je v podstatě kolmý k prvnímu rovinnému povrchu (30), a konvexním válcovým přechodovým povrchem (32), který spojuje první rovinný povrch (30) s druhým rovinným povrchem (34).
4. Štětovnice podle nároku 3, vyznačující se tím, že druhý rovinný povrch (34) je spojen s příslušným rovinným čelem (18', 18) stojiny konkávním válcovým přechodovým povrchem (36).
5. Štětovnice podle jednoho z nároků 1 až 4, v y z n a č u j í c í se t í m, že má průřezový modul na běžný metr stěny > 4800 cm²/m, a měrný průřezový modul kolem 20 (cm²/m)/(kg/m²).
6. Štětovnice podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že má tloušťku pásnic kolem 19 až 20 mm, šířku pásnic > 200 mm a výšku štětovnice < 500 mm.
7. Štětovnice podle jednoho z nároků 1 až 6, vyzn aču j í cí se tí m, že stojina (10) svírá s rovinou (16), která je rovnoběžná s vnějšími čely (14', 14) pásnic (12', 12), ostrý úhel a, který je roven v podstatě 71°.
8. Štětovnice podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obě pásnice (12', 12) jsou osazeny záchytným prvkem.
9. Štětovnice podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že obě pásnice (12', 12) jsou osazeny záchytným prvkem typu Larssen.