Деформационный шов и эластичный компенсатор для него

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ И ЭЛАСТИЧНЫЙ КОМПЕНСАТОР ДЛЯ НЕГО(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие по инженерным изысканиям, проектированию автомобильных дорог, аэродромов и искусственных сооружений на них Белгипродор(72) Авторы Шкляр Владимир Хаймович Федоров Алексей Георгиевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие по инженерным изысканиям, проектированию автомобильных дорог, аэродромов и искусственных сооружений на них Белгипродор(57) 1. Деформационный шов, содержащий металлическое окаймление в виде двух уголков, установленных горизонтальными полками вверх и в сторону оси шва, эластичный компенсатор, выполненный непрерывным по всей длине шва и имеющий в поперечном сечении компенсационную петлю и боковые участки для фиксации к металлическому окаймлению, причем вертикальная полка каждого уголка выполнена с элементом, направленным в сторону оси шва и образующим с внутренними поверхностями уголка открытую со стороны оси шва нишу в металлическом окаймлении для размещения бокового участка компенсатора, отличающийся тем, что указанный элемент выполнен наклонным так, что указанная ниша в металлическом окаймлении выполнена треугольной так, что ее глубина уменьшается в направлении оси деформационного шва, причем указанная треугольная ниша в металлическом окаймлении хотя бы частично заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, а компенсатор выполнен с направленными вверх выступами,расположенными на внешней поверхности каждой из зон перехода от компенсационной петли к боковым участкам, каждый из которых выполнен с концом, отогнутым наружу. 59612010.02.28 2. Шов по п. 1, отличающийся тем, что конец каждого из указанных первых выступов компенсатора находится между осью шва и торцом соответствующей горизонтальной полки уголка примерно на уровне середины толщины соответствующей горизонтальной полки уголка. 3. Шов по п. 1, отличающийся тем, что каждый боковой участок компенсатора выполнен хотя бы с одним вторым выступом, причем каждая из указанных треугольных ниш в металлическом окаймлении заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, так же как и пространство между торцом соответствующей горизонтальной полки уголка и соответствующим первым выступом. 4. Шов по п. 3, отличающийся тем, что компенсатор выполнен из эластомера. 5. Шов по п. 1, отличающийся тем, что каждый боковой участок компенсатора выполнен хотя бы со вторым выступом, который выполнен упругим дугообразным, расположен на внешней поверхности указанного бокового участка, направлен в сторону оси шва и упруго прижат к нижней поверхности горизонтальной полки уголка, образуя между внешней поверхностью бокового участка компенсатора и внутренней поверхностью указанного выступа нишу в компенсаторе внутри указанной треугольной ниши в металлическом окаймлении, причем ниша в компенсаторе выполнена сужающейся к оси шва и заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, так же как и пространство между торцом соответствующей горизонтальной полки уголка и соответствующим первым выступом. 6. Эластичный компенсатор, выполненный непрерывным по всей длине шва и имеющий в поперечном сечении компенсационную петлю и боковые участки для фиксации к металлическому окаймлению, отличающийся тем, что он выполнен с направленными вверх выступами, расположенными на внешней поверхности каждой из зон перехода от компенсационной петли к боковым участкам, каждый из которых выполнен с концом,отогнутым наружу. 7. Компенсатор по п. 6, отличающийся тем, что боковой участок компенсатора выполнен хотя бы с одним вторым выступом. 8. Компенсатор по п. 6, отличающийся тем, что боковой участок компенсатора выполнен хотя бы с одним вторым выступом, который выполнен упругим дугообразным,расположен на внешней поверхности указанного бокового участка, направлен в сторону оси компенсатора и вверх, образуя между внешней поверхностью бокового участка компенсатора и внутренней поверхностью указанного выступа нишу в компенсаторе.(56) 1. Шестериков И. Ремонт конструкций деформационных швов с металлическим окаймлением. Информавтодор // Обзорная информация. -7. - 2001. - М. - С. 56-63. 2. Патент РФ 2166577, 2001 (прототип). Полезная модель относится к области мостостроения и может быть использована в других областях строительства. В практике строительства известны деформационные швы, включающие металлическое окаймление и резиновый компенсатор, прикрепленный к этому окаймлению. Прикрепление резинового компенсатора к окаймлению осуществляется разными способами,например, за счет расположения утолщенных краевых участков в сплошных пазах окаймления 1. Во всех этих конструкциях предусмотрены средства герметизации компенсатора для создания водонепроницаемости узлов прикрепления компенсатора к элементам окаймления, в том числе за счет плотной посадки компенсатора и/или его формы. Одно 2 59612010.02.28 профильные деформационные швы рассчитаны на перемещение до 80 мм, а многопрофильные деформационные швы рассчитаны на любые перемещения, кратные 80 мм. Недостатками известных конструкций деформационных швов являются сложная в изготовлении форма металлического окаймления, низкая ремонтопригодность, связанная со сложностью установки компенсатора и с необходимостью плотной посадки компенсатора для обеспечения полной водонепроницаемости деформационного шва. Наиболее близким аналогом является деформационный шов 2, содержащий металлическое окаймление в виде двух уголков, установленных горизонтальными полками вверх и в сторону оси шва, эластичный компенсатор, выполненный непрерывным по всей длине шва и имеющий в поперечном сечении компенсационную петлю и боковые участки для фиксации к металлическому окаймлению, причем вертикальная полка каждого уголка выполнена с горизонтальным элементом, направленным в сторону оси шва и образующим с внутренними поверхностями уголка нишу в металлическом окаймлении для размещения бокового участка компенсатора. Компенсатор устанавливают путем заделки его боковых участков в нишах окаймления. Заделка обеспечивается специальной криволинейной формой внутренних поверхностей ниши в металлическом окаймлении и соответствующей формой краев компенсатора. Недостатками этой конструкции являются сложная форма поперечного сечения уголков окаймления, которая может быть выполнена специальной обработкой металла или по технологии проката, а также сложность установки компенсатора в указанные ниши. В теплое время года, когда зазор между торцами уголка имеет минимальное значение, установка компенсатора становится практически невозможной. Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание водонепроницаемой, легко монтируемой конструкции деформационного шва, металлическое окаймление которого может быть изготовлено из стандартных элементов методом сварки без специальной обработки металла, и при этом обеспечивается надежное закрепление в нем компенсатора и возможность его замены, а также создание соответствующего компенсатора. Поставленная задача для деформационного шва, содержащего металлическое окаймление в виде двух уголков, установленных горизонтальными полками вверх и в сторону оси шва, эластичный компенсатор, выполненный непрерывным по всей длине шва и имеющий в поперечном сечении компенсационную петлю и боковые участки для фиксации к металлическому окаймлению, причем вертикальная полка каждого уголка выполнена с элементом, направленным в сторону оси шва и образующим с внутренними поверхностями уголка открытую со стороны оси шва нишу в металлическом окаймлении для размещения бокового участка компенсатора, решена тем, что указанный элемент выполнен наклонным так, что указанная ниша в металлическом окаймлении выполнена треугольной так, что ее глубина уменьшается в направлении оси деформационного шва,причем указанная треугольная ниша в металлическом окаймлении хотя бы частично заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, а компенсатор выполнен с направленными вверх выступами, расположенными на внешней поверхности каждой из зон перехода от компенсационной петли к боковым участкам, каждый из которых выполнен с концом, отогнутым наружу. Конец каждого из указанных первых выступов компенсатора предпочтительно находится между осью шва и торцом соответствующей горизонтальной полки уголка примерно на уровне середины толщины соответствующей горизонтальной полки уголка. Каждый боковой участок компенсатора может быть выполнен хотя бы с одним вторым выступом, причем каждая из указанных треугольных ниш в металлическом окаймлении вся заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, так же как и пространство между торцом соответствующей горизонтальной полки уголка и соответствующим первым выступом. 59612010.02.28 Каждый боковой участок компенсатора может быть выполнен со вторым выступом,который выполнен упругим дугообразным, расположен на внешней поверхности указанного бокового участка, направлен в сторону оси шва и упруго прижат к нижней поверхности горизонтальной полки уголка, образуя между внешней поверхностью бокового участка компенсатора и внутренней поверхностью указанного выступа нишу в компенсаторе внутри указанной треугольной ниши в металлическом окаймлении, причем ниша в компенсаторе выполнена сужающейся к оси шва и заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, так же как и пространство между торцом соответствующей горизонтальной полки уголка и соответствующим первым выступом. Компенсатор может быть выполнен из эластомера, например из резины. Особенно предпочтительно, чтобы водонепроницаемый термопластичный герметик представлял собой вязкую полимерную композицию, способную выполнять удерживающую функцию при температуре до 50 С и переходить в текучее состояние при нагревании примерно до 100 С, 50 С, и переходить в текучее состояние при нагревании примерно до 100 С, в частности битумно-полимерную мастику. Поставленная задача для эластичного компенсатора, выполненного непрерывным по всей длине шва и имеющего в поперечном сечении компенсационную петлю и боковые участки для фиксации к металлическому окаймлению, решена тем, что он выполнен с направленными вверх выступами, расположенными на внешней поверхности каждой из зон перехода от компенсационной петли к боковым участкам, каждый из которых выполнен с концом, отогнутым наружу. Каждый боковой участок компенсатора может быть выполнен хотя бы с одним коротким вторым выступом. В другом варианте реализации каждый боковой участок компенсатора может быть также выполнен хотя бы с одним вторым выступом, который выполнен упругим дугообразным, расположен на внешней поверхности указанного бокового участка, направлен в сторону оси компенсатора и вверх, образуя между внешней поверхностью бокового участка компенсатора и внутренней поверхностью указанного выступа нишу в компенсаторе. Компенсатор может быть выполнен из эластомера, например из резины. На фиг. 1 представлен поперечный разрез одного из вариантов реализации заявленного деформационного шва, на фиг. 2 - поперечный разрез соответствующего варианта реализации заявленного компенсатора, на фиг. 3 - момент установки соответствующего варианта реализации заявленного компенсатора. На фиг. 4, 5 и 6 - то же для другого варианта реализации заявленных деформационного шва и компенсатора соответственно. В приведенных неограничивающих примерах деформационный шов состоит из металлического окаймления 1, 1, компенсатора 2 и уплотнения из водонепроницаемого термопластичного герметика, например, из битумно-полимерной мастики 3. Металлическое окаймление может в поперечном сечении иметь форму уголка, тавра,двутавра или швеллера и др. Обязательным условием для окаймления является наличие горизонтальных полок 4, 4 вверху, вертикальных стенок 5, 5 и наклонных, обращенных в сторону оси шва, стальных пластин 6, 6, прикрепленных, например, приваренных к соответствующим вертикальным стенкам 5, 5 так, что между соответствующими пластиной 6,6, стенкой 5, 5 и полкой 4, 4 образуется ниша 7, 7. При этом между пластиной 6, 6 и краем соответствующей полки 4, 4 уголка образуется зазор 8, 8 (размер Б, фиг. 3, 6), через который возможно ввести в нишу боковые участки 9, 9 компенсатора 2, при этом верхний край каждой пластины 6 расположен вблизи вертикальной линии, проходящей через край соответствующей полки 4 уголка (размер А, фиг. 1, 4) для удобства установки компенсатора. Компенсатор 2, выполненный из резины (или подобного материала), имеет Мобразную форму поперечного сечения с боковыми участками 9, 9 для фиксации к металлическому окаймлению и компенсационной петлей 10, 10 (фиг. 2 и 5). На внешней поверхности каждой из зон перехода от компенсационной петли 10 к боковым участкам 9, 9 4 59612010.02.28 выполнен направленный вверх выступ 11, 11. Как показано на фиг. 1 и 4, концы указанных первых выступов 11, 11 находятся между осью шва и торцом соответствующей горизонтальной полки уголка 4, 4, в данном примере - на расстоянии 5-10 мм от указанного торца по горизонтали и вблизи середины толщины соответствующей горизонтальной полки уголка 4, 4, в данном примере - на расстоянии 1-3 мм выше середины толщины соответствующей горизонтальной полки уголка 4, 4 (размер Г на фиг. 1 и 4). В варианте реализации, представленном на фиг. 1 и 2, на каждом боковом участке 9 выполнен короткий выступ 12. В данном варианте реализации это треугольные в сечении выступы, выполненные на наружной поверхности каждого бокового участка 9, но такие выступы вместе с этим могут быть выполнены на внутренней поверхности боковых участков 9. В установленном виде (фиг. 1) каждый боковой участок 9 расположен внутри соответствующей треугольной ниши 7 в металлическом окаймлении, которая заполнена водонепроницаемым термопластичным герметиком, представляющим собой, в данном примере, битумно-полимерную мастику 3. В варианте реализации, представленном на фиг. 4 и 5, компенсатор 2, выполненный из резины (или подобного материала), имеет М-образную форму поперечного сечения с боковыми участками 9 для фиксации к металлическому окаймлению и компенсационной петлей 10. На каждом боковом участке 9 выполнен выступ 14. В данном примере реализации выступ выполнен упругим дугообразным, расположен на внешней поверхности соответствующего бокового участка 9 и направлен вверх и в сторону компенсационной петли 10, образуя между внешней поверхностью бокового участка 9 и внутренней поверхностью соответствующего выступа 14 нишу 13. В свободном состоянии (фиг. 5) размеры ниши 13 превышают размеры ниши 7 металлического окаймления. В установленном виде (фиг. 4) каждый боковой участок 9 расположен внутри соответствующей треугольной ниши 7 в металлическом окаймлении, упругие дугообразные выступы 14 прижаты к нижним поверхностям горизонтальных полок 4. Ниши 13 расположены внутри соответствующих ниш 7 и заполнены водонепроницаемым термопластичным герметиком, представляющим собой, в данном примере, битумно-полимерную мастику 3. Деформационный шов устраивают следующим образом металлическое окаймление располагают над зазором 15, 15 между смежными пролетными строениями 16, 16, прикрепляют к конструкции соответствующего пролетного строения любым из известных способов (приваркой, болтами, обетонированием анкеров и т.п.) так, что горизонтальные полки 4,4 уголков располагаются на уровне проезжей части моста, а между ними создается проектный зазор В, но не менее величины, необходимой для установки компенсатора 2, 2 (1520 мм для первого варианта реализации компенсатора и 30-35 мм для второго). Боковые участки 9, 9 компенсатора поочередно или одновременно в сжатом состоянии (фиг. 3, фиг. 6) через зазор вводят в ниши 7, 7 металлического окаймления опусканием его сверху вниз. При этом, благодаря тому, что концы каждого бокового участка 9, 9 отогнуты наружу (участки а-б, фиг. 2, фиг. 5), они автоматически попадают в соответствующую нишу 7, 7 металлического окаймления. Каждый боковой участок 9, 9 расположен внутри соответствующей треугольной ниши 7, 7 в металлическом окаймлении. В первом варианте реализации, после установки компенсатора 2, разогретой до жидкого состояния битумно-полимерной мастикой 3 заполняют ниши 7 и пространство между торцом каждой горизонтальной полки уголка 4 и соответствующим выступом 11. Мастику 3 вливают через зазор между торцом горизонтальной полки уголка 4 и соответствующим выступом 11 до уровня верхних концов выступов 11, т.е. примерно до середины толщины горизонтальных полок 4. Таким образом, выступы 11 служат для того, чтобы обеспечить заполнение ниши 7 до уровня, превышающего уровень нижней поверхности горизонтальной полки 4 уголка. Короткие выступы 12 выполняют две функции в процессе установки компенсатора они могут быть использованы в качестве упора при введении боковых уча 5 59612010.02.28 стков 9 компенсатора 2 в ниши 7, а в собранном виде служат для лучшего удержания боковых участков 9 в мастике 3, предупреждая выдергивание указанных боковых участков 9. Деформационный шов по второму варианту реализации устраивают аналогично, однако после введения в ниши 7 боковых участков 9 упругие дугообразные выступы 14(участок в-г, фиг. 5) оказываются прижаты к нижним поверхностям горизонтальных полок 4 за счет сил упругости. Для сохранения такого положения компенсатора в течение всего периода эксплуатации и дополнительного повышения водонепроницаемости шва ниши 13 компенсатора, так же как и пространство между торцом соответствующей горизонтальной полки уголка 4 и соответствующим первым выступом 11, заполняют разогретой до жидкого состояния битумной мастикой 3. Таким образом, выступы 11 служат для того, чтобы обеспечить заполнение ниши 13 до уровня, превышающего уровень нижней поверхности горизонтальной полки 4 уголка. Мастика 3 обеспечивает заделку боковых участков 9 компенсатора 2 в нишах 7, создает дополнительное прижатие соответствующего выступа 14 к полке уголка и дополнительную герметизацию случайных зазоров. При этом полностью исключается водопроницаемость деформационного шва в течение всего периода эксплуатации и исключается возможность выдергивания компенсатора из ниши окаймления за счет его заклинки при появлении горизонтальных сил. При необходимости замены компенсатора 2, 2 на новый битумную мастику 3, 3 в каждой нише 7 или 13 разогревают любым известным методом до текучего состояния. В первом варианте реализации шва, после разогрева мастики 3, компенсатор 2 выдергивают из ниш 7, ниши 7 очищают, устанавливают новый компенсатор описанным способом и заполняют мастикой ниши 7 и пространство между торцом каждой горизонтальной полки уголка 4 и соответствующим выступом 11. Во втором варианте реализации шва, после разогрева мастики 3, компенсатор выдергивают из ниш 7 вместе с разогретой мастикой, при этом ниши 7 остаются в основном чистыми и готовыми к повторной установке компенсатора описанным способом. При случайном разуплотнении заявленного шва без повреждения компенсатора его герметичность может быть восстановлена разогревом мастики. Легкость монтажа и ремонтопригодность заявленного шва очевидны из приведенного описания. Металлическое окаймление может изготавливаться из стандартного сортамента стального проката, выпускаемого промышленностью. Резиновый компенсатор имеет специальную форму (участок а-б, фиг. 2 и 5), которая упрощает его установку в проектное положение и заделку шва герметизирующей мастикой, и при этом обеспечивается возможность закрепления компенсатора. Деформационные швы описанной конструкции могут применяться при перемещениях до 80 мм. При больших перемещениях швы выполняют многопрофильными, кратными 80 мм. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8