Стальная панель-кассета

Изобретение относится к изделиям из листовых гофрированных панелей. Стальная панель-кассета содержит два гофрированных листа, выполненных из стали с заданными механическими свойствами. Один лист имеет продольные сквозные гофры, разделенные по ширине листа плоскими межгофровыми участками, другой - поперечные замкнутые гофры и плоские боковые участки. Вершины всех гофр направлены наружу кассеты. Боковые кромки листа с продольными гофрами загнуты на 180° и охватывают загнутой частью боковые кромки листа с поперечными гофрами с образованием боковых кромок кассеты. Повышаются прочностные характеристики. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к изделиям из листовых гофрированных профилей типа панелей без наполнителя и может быть использовано в качестве различных перекрытий, настилов и стеновых панелей.

Такие изделия могут изготавливаться из стальных гофрированных листов самых разнообразных видов, производимых на профилегибочных станах. Сортамент холодногнутых гофрированных профилей и изделия из них (например, сварные ребристые плиты) достаточно подробно описаны, например, в книгах И.С.Тришевского и др. «Холодногнутые гофрированные профили проката», Киев, «Технiка», 1973, с.8-26 и «Производство гнутых профилей (оборудование и технология)», М.: Металлургия, 1982, с.312-314. Сварные ребристые плиты изготавливают на специализированных агрегатах с достаточно сложной технологией производства, но получаемые изделия готовы к конкретному использованию.

Известна ребристая плита для сложного панельного перекрытия, у которой профиль состоит из выступающих ребер, образованных на плоской плите, а поверхность верхних фланцев ребер подвергается профилированию для усиления сцепления между ребристой плитой и бетоном панельного перекрытия (см. пат. РФ №2103453, кл. Е04В 5/04, опубл. 27.01.1998 г.).

Недостатком известного устройства являются относительно невысокие его прочностные характеристики и ограниченная область применения (бетонные панели).

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является панель, описанная в пат. РФ №2265552, кл. В64С 3/26, опубл. 10.07.2005 г.

Эта многослойная панель содержит гофрированные листы, выполненные из материала с заданными свойствами, и характеризуется тем, что она содержит два плоских внешних листа, между которыми располагаются гофрированные листы зигзагообразной формы с чередующимися выступами и впадинами. Недостатком известного устройства является относительная сложность его устройства и невысокие прочностные характеристики.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение несущей способности и прочностных характеристик панели, что снижает производственные затраты.

Для решения этой задачи стальная панель-кассета, содержащая гофрированные листы, выполненные из стали заданных механических свойств и толщины S с гофрами заданных конфигурации и размеров, состоит из двух листов, один из которых содержит продольные сквозные гофры, разделенные по ширине листа плоскими межгофровыми участками, другой лист содержит поперечные замкнутые гофры и плоские боковые участки, а вершины всех гофр направлены наружу профиля, при этом боковые кромки листа с поперечными гофрами охватываются загнутыми на 180° боковыми кромками листа с продольными гофрами с образованием боковых кромок кассеты толщиной 3S, толщина гофрированных листов S=0,70...2,0 мм, предел прочности их материала σ_в=400...480 МПа, а величина относительного удлинения δ₅≥24%; все гофры могут быть с полукруглым поперечным сечением, а количество продольных гофров 3...9, межосевые расстояния всех гофр и их высота Н могут быть одинаковы при Н=(10...40)S, а длина панель-кассеты не менее 3 м и ширина - 1,0...1,5 м.

Все приведенные характеристики заявляемого устройства получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке конструкции изделия из гофрированных листовых профилей, имеющего обширный спектр применения. Оно может использоваться в качестве стеновых панелей перекрытий и настилов, а также как упрочняющий элемент (например, в транспортном машиностроении) и быть взаимозаменяемым с аналогичными изделиями-кассетами.

Основная особенность панель-кассеты - наличие взаимно перпендикулярных гофр на ее поверхностях, что в сочетании с жесткими кромками делает ее особо устойчивой к любым изгибающим нагрузкам и к скручиванию. Заявляемые параметры устройства предотвращают искажение геометрии и отсутствие трещинообразования гофрированных листов при их профилировании. Наличие полостей внутри панель-кассеты позволяет пропускать через нее, например, охлаждающую (нагревающую) жидкость, а также уменьшает теплопроводность изделия. Выполнение гофр полукруглыми уменьшает вероятность трещинообразования.

Предлагаемое устройство схематично показано на чертеже (а - вид в плане на поверхность с продольными гофрами, δ - то же, на поверхность с поперечными гофрами).

Панель-кассета образована двумя гофрированными листами, один из которых с продольными гофрами (1), другой - с поперечными (2). Оба листа имеют одинаковую толщину S=1,0...2,5 мм (при одинаковой толщине упрощается одновременное профилирование двух полос с формообразованием разнонаправленных гофр). Продольные 3 и поперечные 4 гофры, разделенные плоскими участками 5, имеют полукруглую форму и выполнены с одинаковой высотой Н, а ширина гофр (b₁ и b₂) может быть либо одинаковой, либо незначительно отличаться; количество продольных гофр - 3...9. Кромки 6 панель-кассеты имеют толщину, равную 3S.

Межосевые расстояния «а» гофр одинаковы, что делает их жесткость (сопротивление изгибу) практически одинаковой как относительно оси у, так и оси х (см. ниже результаты опытной проверки). Высота гофр Н=(10...40)S выбрана как в аспекте получения требуемой жесткости панель-кассеты, так и в аспекте отсутствия трещинообразования при формовке замкнутых гофр (обеспечению последнего обстоятельства способствуют и выбранные величины σ_в и δ₅).

Габаритные размеры L и В устройства выбраны исходя из рациональности профилирования гофрированных листов на типовом профилегибочном стане 0,5-2,5×300-1500.

Готовые (сформованные) гофрированные листы, составляющие панель-кассету, имеют различную ширину: у листа с продольными гофрами она больше за счет большей ширины плоских околокромочных участков 7, которые при сборке изделия из листов 1 и 2 подгибаются на 180°, образуя плотное их «замковое» соединение, не пропускающее (как показали опыты), например, воду при определенном ее давлении.

Опытную проверку заявляемого устройства осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью на профилегибочном стане «0,5-2,5×300-1500» комбината были изготовлены гофрированные листы с полукруглыми продольными (сквозными) и поперечными (замкнутыми) гофрами различных параметров из полосовой заготовки толщиной S=0,7...2,0 мм (сортамент стана) и шириной В=1,0...1,5 м с σ_в<500 МПа и δ=18...28%. Количество продольных гофр варьировалось от 2 до 11, а высота гофр была в пределах Н=(10...40)·S, причем на части листов величины «а» (продольных и поперечных) были разными. Длина листов после порезки (и длина панелей-кассет) была в пределах L=3...9 м, что обусловлено техническими возможностями стана «0,5-2,5» ОАО «ММК».

Наилучшие результаты (максимальные прочностные характеристики при минимальной металлоемкости) получены для заявляемой панель-кассеты. Для изделий с параметрами, отличными от заявляемых, и изготовленных из стали с другими σ_в и δ₅, достигнутые показатели были хуже.

Так, использование гофрированных листов с S<0,7 мм и В<1,0 м не дало необходимых прочностных характеристик панель-кассетам. К этому же результату привело и использование в качестве заготовки для листов стали с б_в<400 МПа и δ₅<24%. Не достигнута желаемая несущая способность изделий и при наличии только двух продольных гофр, а при их количестве более 9 повышение прочностных характеристик стало незначительным, но возросло количество формующих клетей (и трудозатраты) на стане «0,5-2,5».

При Н<10 S снижалось сопротивление панелей-кассет изгибу и скручиванию, а при Н>40 S на замкнутых гофрах наблюдалось появление трещин (так же, как и при использовании с б_в>480 МПа δ₅<24%). При разных величинах «а» для продольных и поперечных гофр нарушалась «изотропность» изделий, т.е. примерное равенство прочностных показателей в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Многослойная панель в опытах не испытывалась ввиду сложности ее изготовления и заведомо большей металлоемкости (по сравнению с предлагаемой панель-кассетой). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории ОАО «ММК», использование предлагаемой панель-кассеты в различных сооружениях позволит экономить от 8 до 60% металла.

Пример конкретного выполнения

Панель-кассета имеет вид, показанный на чертеже.

Основные размеры (матер. - ст.20 с σ_в=440 МПа и δ₅<26%):

L=5 м; В=1,25 м; S=1,7 мм; количество продольных гофр 6, поперечных 26; межосевое расстояние гофр а=180 мм; высота гофр Н=42 мм, т.е. Н≃25 S, ширина в₁=в₂=50 мм.

Для участка панель-кассеты с L=В величины изгибающей и скучивающей нагрузок по осям х и у одинаковы.

1. Стальная панель-кассета, содержащая гофрированные листы, выполненные из стали заданных механических свойств и толщины S с гофрами заданных конфигурации и размеров, отличающаяся тем, что она содержит два гофрированных листа, на одном из которых выполнены продольные сквозные гофры, разделенные по ширине листа плоскими межгофровыми участками, на другом - поперечные замкнутые гофры и плоские боковые участки, вершины всех гофр направлены наружу кассеты, боковые кромки листа с продольными гофрами выполнены загнутыми на 180° и охватывают боковые кромки листа с поперечными гофрами с образованием боковых кромок кассеты толщиной 3S, при этом толщина каждого гофрированного листа S=0,7...2,0 мм, предел прочности их материала σ_в=400...480 МПа, а величина относительного удлинения δ₅>24%.

2. Панель-кассета по п.1, отличающаяся тем, что все гофры имеют полукруглое поперечное сечение, при этом количество продольных гофров равно 3...9.

3. Панель-кассета по п.1 или 2, отличающаяся тем, что межосевые расстояния всех гофр одинаковы.

4. Панель-кассета по п.1, отличающаяся тем, что высота Н всех гофр одинакова и Н=(10...40)S.

5. Панель-кассета по п.1, отличающаяся тем, что ее длина не менее 3 м, а ширина - 1,0...1,5 м.