Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest kotwa chwytowo-przytwierdzajaca stanowiaca element sys- temu mocowania szyn do podkladów strunobetonowych, majaca zastosowanie w budowie nawierzchni kolejowych. W aktualnym stanie techniki sa znane i powszechnie wykorzystywane kotwy chwytowo-przytwier- dzajace skladajace sie w dolnej czesci z podluznego trzpienia zatapianego w betonie podkladu kolejo- wego, a w górnej czesci z glowicy, która po zamontowaniu znajduje sie nad powierzchnia podkladu. Kotwa jest elementem systemu przytwierdzenia szyny, do którego wpinana jest lapka sprezysta doci- skajaca stope szyny do podkladu, podkladki podszynowej albo innego elementu, w zaleznosci od kon- strukcji konkretnego systemu przytwierdzenia szyny. Ta funkcja kotwy determinuje czesciowo jej ksztalt. Dotyczy to zarówno dwuczesciowej zasadniczo konstrukcji (trzpien – glowica), jak i innych cech, do któ- rych naleza wykonane w glowicy po obu stronach otwory o okraglym przekroju, przeznaczone do umieszczenia w nich ramion lapki sprezystej; zasadniczo okragly ksztalt górnej czesci glowicy, po której w trakcie montazu lapki sprezystej przesuwa sie jej ramie. Powszechnie stosowane jest tez otwarte ku górze pionowe wybranie po jednej stronie glowicy kotwy majace ksztalt litery „U", do którego wsuwa sie sworzen urzadzenia mocujacego lapke sprezysta w celu jej montazu. Mimo stosunkowo prostej budowy dostepne sa liczne publikacje opisów patentowych i opisów wzorów uzytkowych, które oprócz typowych elementów kotew dodatkowo ujawniaja rozmaite warianty i ksztalty pozostalych czesci kotwy. Polski opis wzoru uzytkowego pt. „Kotwa chwytowo-przytwierdzajaca" nr 63408 opisuje kotwe skladajaca sie z glowicy i trzonu zatapianego w podkladzie, gdzie glowica posiada „wneke odchudza- jaca" w ksztalcie trapezu. Glebokosc wneki moze wynosic 8–10 mm. Trzpien ma miejscowe poszerzenia srednicy, które poprawiaja efekt zakotwienia i przeciwdzialaja wyrywaniu kotwy z podkladu pod wply- wem sil generowanych w toku eksploatacji systemu mocowania szyny. W przypadku tego wzoru uzyt- kowego zastrzegana grubosc poszerzen ma 5–7 mm, a ich srednica: 34–36 mm. Z opisu polskiego wzoru uzytkowego pt. „Kotwa urzadzenia laczacego szyne z podpora beto- nowa" nr 54540 znana jest kotwa majaca trzpien i glowice wyposazona w naprzeciwlegle umieszczone otwory do mocowania ramion lapki sprezystej, w której przekrój poprzeczny trzpienia ma ksztalt owalny oraz zweza sie ku dolowi. Proporcje rozmiaru wneki w glowicy kotwy do srednicy otworów bocznych wykonanych w tej glo- wicy opisuje inny polski wzór uzytkowy nr 55698 pt. „Uchwyt do mocowania lapek sprezystych". Takze w tym wypadku kotwa ma wszystkie opisywane wyzej znane cechy budowy, natomiast ochronie podle- galy proporcje rozmiarów poszczególnych elementów kotwy. Innego rodzaju kotwy mocujace rózniace sie szczególami wykonania znane sa tez z innych pu- blikacji np. opisu wzoru uzytkowego nr 57629 „Kotwa urzadzenia laczacego szyne z podpora betonowa"; opisu wzoru uzytkowego nr 61037 pt. „Kotwa laczaca szyne z podpora betonowa" czy opisu patento- wego nr 221503 pt. „Kotew". Wiele odmian wytworów w postaci kotwy mocujacej przedstawiono takze w polskim wzorze przemyslowym nr 20031 pt. „Kotwa chwytowo-przytwierdzajaca" oraz wzorze prze- myslowym nr 23117 pt. „Kotwa chwytowo-przytwierdzajaca". Znane rozwiazania techniczne zmierzaja zwykle do uzyskania efektów polegajacych – z jednej strony – na lepszym przytwierdzeniu lub zrównowazeniu polozenia kotwy w podkladzie strunobetono- wym, z drugiej zas – na zmniejszeniu masy kotwy, a w rezultacie ograniczeniu ilosci materialu (zeliwa) koniecznego do fabrykacji tego przedmiotu, co przeklada sie na obnizenie kosztów produkcji. Celem wzoru uzytkowego jest zmniejszenie masy kotwy, przy zachowaniu w pelni jej walorów uzytkowych, w tym przede wszystkim stabilnego osadzenia w podkladzie i utrzymania trwalosci na po- ziomie odpowiadajacym wiekszym kotwom, do produkcji których wymagane jest wykorzystanie wiekszej ilosci materialu. W wyniku prac z wykorzystaniem modeli cyfrowych, potwierdzonych nastepnie empirycz- nie, udalo sie opracowac kotwe spelniajaca te zalozenia. Dodatkowo, dzieki temu, ze wneka po jednej stronie glowicy zostala poszerzona w jej dolnej czesci (ponizej linii przebiegajacej przez naprzeciwlegle cylindryczne otwory do montazu ramion lapki sprezystej), dla stalej masy kotwy wskaznik bezwladnosci ponizej osi obojetnej jej górnej czesci (tj. osi, w której wystepujace naprezenia sa równe zeru) zostal zmaksymalizowany. W efekcie uzyskano równomierny rozklad naprezen i zmniejszono sztywnosc gietna glowicy kotwy w kierunku pionowym. Korzystnym skutkiem takiego uformowania wneki, która w ksztalcie przypomina klepsydre, jest redukcja momentu gnacego przekazywanego na podklad beto- nowy, co obniza ryzyko inicjacji pekniec powierzchniowych podkladu betonowego Kotwa chwytowo-przytwierdzajaca wedlug wzoru uzytkowego posiada glowice i trzpien przezna- czony do zanurzenia w betonowej strukturze podkladu. W glowicy wykonane sa naprzeciwlegle dwa cylindryczne otwory czesciowo otwarte przy krawedzi, o przekroju kolistym przeznaczone do montazu ramion lapki sprezystej. Trzpien kotwy ma w przekroju poprzecznym ksztalt eliptyczny, owalny albo zblizony do owalu, zas w najnizszej czesci zakonczony jest stopa bedaca miejscowym poszerzeniem trzpienia. Stosunek dlugosci krótkiej osi symetrii przekroju poprzecznego trzpienia w miejscu –w którym trzpien jest najwezszy tj. bezposrednio ponad stopa – do srednicy co najmniej jednego z otworów w glo- wicy kotwy wynosi od 13,5 : 17 do 14,5 : 17. Korzystnie stosunek ten wynosi 14 : 17. Natomiast stosunek srednicy któregokolwiek z otworów w glowicy kotwy do dlugosci trzpienia, zawiera sie w granicach od 1 : 5,15 do 1 : 5,45. Dla znawcy dziedziny bedzie jasne, ze przekrój poprzeczny trzpienia moze byc zarówno owalny, jak i eliptyczny lub o ksztalcie zblizonym do owalu lub splaszczonego owalu, nawet jezeli nie bedzie idealnie symetryczny wzgledem osi podluznej i poprzecznej. Tego rodzaju drobne mo- dyfikacje nie wplyna na zmiane sposobu dzialania kotwy wedlug wzoru uzytkowego. W glowicy po jednej stronie znajduje sie wneka. Szerokosc wneki jest najmniejsza w czesci, w jakiej przebiega ona pomiedzy cylindrycznymi otworami po bokach glowicy, zas ponizej linii przebiegajacej przez srodek tych otworów wneka poszerza sie. W ten sposób wneka ma ksztalt zblizony do klepsydry, gdzie najwezsza jest na od- cinku pomiedzy cylindrycznymi otworami, zas powyzej i ponizej wneka jest szersza. Dzieki opisanej konstrukcji kotwy chwytowo-przytwierdzajacej mozliwe jest zmniejszenie ilosci materialu niezbednego do wytworzenia kotwy przy zachowaniu w pelni jej walorów uzytkowych, w tym wytrzymalosci tego detalu i stabilnosci zakotwienia w podkladzie. Dodatkowa korzyscia wynikajaca z uksztaltowania wneki w glowicy zgodnie z wzorem uzytkowym (wykonania dodatkowego poszerzenia wneki w czesci ponizej otworów cylindrycznych) jest osiagniecie równomiernego rozkladu naprezen i obnizenie sztywnosci gietnej w kierunku pionowym. Dzieki temu redukcji ulega wartosc momentu gna- cego przekazywanego na podklad betonowy, a przez to ryzyko inicjacji pekniec powierzchniowych pod- kladu betonowego. Przedmiot wzoru uzytkowego zostal przedstawiony na rysunkach, na których fig. 1 pokazuje ak- sonometryczny ogólny widok kotwy; fig. 2 – widok kotwy z przodu z pokazana wneka; fig. 3 – widok kotwy z tylu z pokazanym wybraniem w ksztalcie litery „U"; fig. 4 – widok kotwy z oznaczeniem dolnej czesci poszerzenia wneki; fig. 5 – przekrój poprzeczny kotwy; fig. 6 – przekrój poprzeczny trzpienia w najwezszym miejscu, a fig. 7 – aksonometryczny widok kotwy z widocznymi zastrzeganymi wymiarami. Kotwa sklada sie z glowicy 1 i trzpienia 5 laczacego sie z glowica 1 od spodu. Trzpien 5 ma u dolu stope 6 stanowiaca miejscowe poszerzenie trzpienia 5; w przekroju poprzecznym trzpien 5 posiada ksztalt zblizony do owalu. W glowicy 1 wykonane sa naprzeciwlegle po obu jej stronach cylindryczne otwory 2 czesciowo otwarte przy krawedzi glowicy 1 Po jednej stronie glowicy 1 znajduje sie wybranie 3 w ksztalcie litery „U", a po przeciwleglej stronie glowicy 1 wykonana jest wneka 4. Jak pokazano na fig. 4, trzpien 5 zweza sie od góry ku dolowi, zas najwezsze miejsce oznaczone jako N znajduje sie nad stopa 6. Wysokosc trzpienia 5 obrazuje pokazany na fig. 3 i fig. 7 odcinek Z. Na fig. 6 widoczny jest przekrój poprzeczny trzpienia 5 w najwezszym miejscu N majacy krótka os X i dluzsza os Y. W przypadku gdy przekrój poprzeczny trzpienia 5 jest figura symetryczna, os X lub os Y albo obie te osie stanowia osie symetrii, natomiast dla figur niesymetrycznych zblizonych ksztal- tem do owalu os X i/lub os Y stanowia osie przebiegajace przez srodek figury, tak ze jednoczesnie os X wyznacza najkrótszy, natomiast os Y najdluzszy odcinek prosty pomiedzy krawedziami obrysu przekroju poprzecznego trzpienia 5. Stosunek dlugosci krótkiej osi X przekroju poprzecznego trzpienia 5 w miejscu N do srednicy Ø obu albo przynajmniej jednego sposród otworów 2 w glowicy 1 wynosi od 13,5 : 17 do 14,5 : 17. Stosunek srednicy Ø obu lub przynajmniej jednego sposród cylindrycznych otworów 2 do dlugo- sci Z trzpienia 5 zawiera sie w granicach miedzy 1 : 5,15 a 1 : 5,45. Wneka 4 ma ksztalt zblizony do klepsydry, tak ze szerokosc wneki 4 jest najmniejsza miedzy otworami 2, zas ponizej i powyzej linii S przebiegajacej przez srodek obu otworów 2 wneka 4 sie rozszerza. Jak pokazano na fig. 4, wneka 4 poszerzona w dolnej czesci ponizej linii S tworzy zakreskowany obszar R, którego takie uformowanie powoduje zmniejszenie sztywnosci gietnej w kierunku pionowym. Dzieki temu redukcji ulega wartosc momentu gnacego przekazywanego przez glowice 1 kotwy na pod- klad betonowy. Kotwa wedlug wzoru uzytkowego moze byc stosowana przemyslowo w róznych systemach przy- twierdzenia szyn do podkladów strunobetonowych. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL