CZ8103U1 - Anchor system - Google Patents

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká uspořádání kotevního systému k upevňování předmětů k základu, zejména kolejnic k pražcům nebo betonovým podkladům.The technical solution relates to an anchoring system arrangement for fastening objects to a foundation, in particular rails to sleepers or concrete substrates.

Dosavadní stav technikyBackground Art

V současné době se kolejnice upevňují k pražcům přímo nebo nepřímo pomocí podkladnic a kotevních šroubů nebo vrtulí s hmoždinkami (viz např. CZ patentový spis č. 281478 a užitný vzor č. 3530). Používání hmoždinek ajejich zabetonování do těles pražců v těchto aplikacích přináší řadu nedostatků. Nevýhodná je zejména skutečnost, že po vložení hmoždinky do vývrtu nebo otvoru v tělese pražce, jejím následném zalití a po zatvrdnutí zálivkového materiálu, dochází v provozních podmínkách dynamického namáhání tohoto kotevního systému v důsledku nevhodně disipované přetvářné energie, přenášené z vrtule nebo kotevního šroubu do hmoždinky a následně do okolního betonu pražce, ke vzniku mikrotrhlinek v betonu. Časem se mikrotrhlinky zvětšují a dochází k nežádoucímu uvolňování kotevního šroubu ve vývrtu. V důsledku snížené životnosti spojů se mohou podstatně zvýšit náklady na údržbu kolejového svršku železniční dráhy, metra, případně tramvajových tratí. Tyto nevýhody jsou částečně sníženy používáním vícedílných kovových skořepin, upevněných s vůlí na podélných žebrech plastových hmoždinek, které mají absorbovat rozdílné dilatace mezi plastem, kovem a betonem (např. CZ zveřejněná přihláška vynálezu PV 2743-96). Při dynamickém namáhání systému, např. kolejového svršku rychlodráhy, kdy je nutno zajistit dokonalou spolehlivost a stabilitu kotevních šroubů, jsou však tato opatření jen dílčím zlepšením.Currently, the rails are fastened to the sleepers directly or indirectly by means of base plates and anchor bolts or propellers with dowels (see, for example, U.S. Pat. No. 281478 and utility model No. 3530). The use of dowels and their concreting in sleeper bodies in these applications has many drawbacks. Particularly disadvantageous is the fact that, after insertion of the dowel into the bore or hole in the sleeper body, its subsequent embedding and hardening of the sealing material, under the dynamic stress conditions of the anchorage system due to improperly dissipated deformation energy transmitted from the propeller or anchor bolt to the dowel and subsequently into the surrounding concrete sleepers, to form microcracks in the concrete. Over time, the microcracks become larger and undesirable loosening of the anchor bolt in the bore. Due to the reduced service life of the joints, the maintenance costs of the rail track, subway and tram track superstructure can be substantially increased. These disadvantages are partly reduced by the use of multi-part metal shells, fixed with play on the longitudinal ribs of the plastic dowels, to absorb the different dilatations between the plastic, metal and concrete (eg, the published patent application PV 2743-96). However, in the case of dynamic stress on the system, such as the track superstructure, where the reliability and stability of the anchor bolts is guaranteed, these measures are only partial improvements.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uspořádání kotevního systému podle tohoto technického řešení do značné míry odstraňuje uvedené nevýhody současného stavu. Kotevní šroub systému je alespoň zčásti zašroubován v tělese hmoždinky, na vnějším povrchu opatřeném radiálními výstupky, které je zalito je zalito tuhnoucí hmotou například v otvoru v základu. Těleso hmoždinky je alespoň na části svého povrchu obklopeno vnějším pláštěm. Podstata technického řešení spočívá v tom, že vnější plášť je vytvořen jako jednodílný, který těsně přiléhá k povrchu tělesa hmoždinky. Vnější plášť může být opatřen alespoň jedním axiálním výstupkem aje vytvořen z kovu, kompozitního materiálu nebo polymeru. Výhodou tohoto uspořádání je, že vnější plášť hmoždinky zlepšuje přenos energie deformace z kotevního šroubu přes hmoždinku do okolní zálivkové hmoty. Zvyšuje se spolehlivost a stabilita kotevních šroubů v podmínkách dynamicky namáhaného systému a bezpečnost provozu na železnici, případně metru nebo tramvajové trati.The arrangement of the anchoring system according to the present invention largely eliminates the disadvantages of the present state of the art. The anchor bolt of the system is at least partially screwed into the dowel body, on the outer surface provided with radial projections, which is embedded in the solidified mass, for example in a hole in the base. The dowel body is surrounded on at least a portion of its surface by an outer shell. The essence of the technical solution is that the outer casing is designed as a one-piece, which fits tightly to the surface of the dowel body. The outer shell may be provided with at least one axial projection and formed of metal, composite material or polymer. The advantage of this arrangement is that the outer wall of the dowel improves the transfer of the deformation energy from the anchor bolt through the dowel to the surrounding sealant. Reliability and stability of anchor bolts in dynamically stressed conditions and safety of rail or metro or tramway traffic are enhanced.

Kotevní šroub může být zhotoven z kovu, kovové slitiny nebo kompozitního materiálu. Tyto materiály jsou vhodné pro jeho aplikace při upevnění kolejnic k pražcům.The anchor bolt may be made of metal, a metal alloy, or a composite material. These materials are suitable for its applications when fixing rails to sleepers.

Těleso hmoždinky je zhotoveno z plastu, kompozitního materiálu nebo inteligentního materiálu (s tvarovou pamětí), nebo jejich kombinací. Vnější konec tělesa hmoždinky je opatřen hrdlem pro uchycení krytu, který zabraňuje vniku malty, vody nebo nečistot při zalití hmoždinky a před vložením kotevního šroubu.The dowel body is made of plastic, composite material or intelligent material (shape memory), or a combination thereof. The outer end of the dowel body is provided with a cover fitting neck to prevent mortar, water or dirt from entering when the dowel is embedded and before inserting the anchor bolt.

Radiální výstupky jsou ve tvaru oblých žeber, případně ve tvaru pilovitých zubů, mohou být i nepravidelné. Slouží ke zvětšení stykové plochy hmoždinky se zálivkovou hmotou, která může být tvořena rychletuhnoucí cementovou maltou, plastem nebo kompozitním materiálem.The radial projections are in the form of round ribs, possibly in the form of sawtooth teeth, and may be irregular. It serves to increase the contact surface of the dowel with the grout, which can be made of quick-setting cement mortar, plastic or composite material.

- 1 CZ 8103 Ul- 1 CZ 8103 Ul

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů ve spojení s následným popisem konkrétních příkladů provedení. Na obrázku la je v částečném řezu vyobrazeno celkové uspořádání kotevního systému, obsahujícího hmoždinku s těsně přiléhajícím vnějším pláštěm, která je zalita do otvoru v základu a do které je zašroubován kotevní šroub. Na obrázku lb je znázorněn ve svislém řezu vnitřní díl hmoždinky s radiálními výstupky ve tvaru oblých žeber a se schematicky vyznačeným vnějším pláštěm, kde vnější konec hmoždinky je opatřen hrdlem pro uchycení krytu. Na obrázku lc je další modifikace hmoždinky, kde vnější plášť je uspořádán pouze při vnější části hmoždinky. Na obrázcích ld a le jsou vyobrazeny tvarové úpravy povrchu vnitřního dílu hmoždinky, v tomto případě vě formě podélných žebírek a bodových výstupků. Na obrázku 2a je kotevní systém s hmoždinkou, jejíž vnitřní díl má radiální výstupky ve tvaru pilovitých zubů, k němuž těsně přiléhá vnější plášť. Tento celek je zalit v otvoru základu a do hmoždinky je zašroubován kotevní šroub. Na obrázku 2b je vyobrazen ve svislém řezu vnitřní díl hmoždinky, v jehož vnější části (na obrázku nahoře) kjeho povrchu těsně přiléhá vnější plášť.The technical solution will be explained in more detail by means of the drawings in conjunction with the following description of specific embodiments. Figure 1a is a partial cross-sectional view of the overall anchoring system incorporating a dowel with a tightly-fitting outer shell embedded in a base hole and into which an anchor bolt is screwed. 1b is a vertical sectional view of an internal dowel portion with radial projections in the form of rounded ribs and a schematically illustrated outer sheath, wherein the outer end of the dowel is provided with a housing mounting neck. In Figure 1c, there is another modification of the dowel, wherein the outer shell is arranged only at the outer portion of the dowel. Figures 1d and 1e show the formations of the surface of the inner part of the dowel, in this case in the form of longitudinal ribs and point projections. Figure 2a is an anchor system with a dowel, the inner part of which has radial projections in the form of sawtooth-like teeth, to which the outer shell is tight. This unit is embedded in the base hole and the anchor bolt is screwed into the dowel. Figure 2b shows a vertical section of the inner part of the dowel, in which the outer shell is adjacent to its outer surface (in the figure above).

V této vnější části má vnitřní díl hmoždinky radiální výstupky ve tvaru pilovitých zubů, zatímco ve vnitřní (na obrázku spodní) části jsou uvedené radiální výstupky ve tvaru oblých žeber. Na t obrázku 2c je vyobrazena hmoždinka kotevního systému ve vodorovném řezu, kdy vnější plášť je opatřen dvěma axiálními výstupky, zabraňujícími pootáčení hmoždinky po jejím zalití do otvoru v základu.In this outer part, the inner part of the dowel has radial projections in the form of sawtooth teeth, while in the inner (in the figure of the lower part) there are radial projections in the form of round ribs. Figure 2c shows the anchor of the anchoring system in a horizontal section where the outer shell is provided with two axial projections preventing the dowel from turning after it has been embedded in the base hole.

!!

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solutions

Kotevní systém pro upevňování předmětů, zvláště podkladnic kolejnic k betonovým pražcům, sestává z hmoždinky, jejíž plastový vnitřní díl (těleso 2 vnitřního dílu) má vnitřní závit 5 pro kotevní šroub i a je na svém vnějším povrchu 6 opatřeno radiálními výstupky 9, 10 ve tvaru obecně nepravidelných oblých žeber nebo pilovitých zubů. Těleso 2 vnitřního dílu hmoždinky je na celém nebo alespoň na části svého povrchu 6 obklopeno jednodílným ocelovým vnějším pláštěm 7, 8, který těsně přiléhá k tomuto povrchu 6. Hmoždinka je zalita rychletuhnoucí hmotou 3, například plastbetonem, cementovou maltou nebo kompozitním materiálem, v otvoru 4 (případně vývrtu) v základu, například v betonu, hornině skalního podkladu a podobně. Na svém vnějším konci je těleso 2 vnitřního dílu hmoždinky opatřeno opatřen hrdlem 12, 12a pro uchycení krytu 13a, který chrání vnitřní prostor hmoždinky proti vniknutí vody a nečistot.An anchoring system for fastening objects, in particular rail supports to concrete sleepers, consists of a dowel, the plastic inner part (inner part body 2) of which has an internal thread 5 for the anchor bolt i and is provided with radial projections 9, 10 on its outer surface 6 in the general shape irregular round ribs or sawtooth teeth. The dowel body 2 is encircled at all or at least a portion of its surface 6 by a one-piece steel outer skin 7, 8, which abuts against this surface 6. The dowel is embedded in the quick-setting material 3, for example by plastic concrete, cement mortar or composite material, in the aperture 4 (or bore) in the base, for example in concrete, rock substrate and the like. At its outer end, the dowel body 2 is provided with a neck 12, 12a for retaining the cover 13a, which protects the interior of the dowel against the ingress of water and dirt.

««

Vnější plášť 7, 8, který může být z kovu, kompozitního materiálu nebo plastu, je z jednoho kusu a je nalisován na těleso 2 vnitřního dílu hmoždinky. Může být opatřen jedním nebo více axiálními výstupky 11, kterými je lépe uchycen v zálivkové hmotě 3 proti pootočení hmoždinky (zajišťují větší stabilitu a vyšší míru vetknutí). Přiléhá těsně k povrchu 6 tělesa 2 vnitřního dílu hmoždinky, které může být z plastu, kompozitního materiálu nebo inteligentního materiálu (s tvarovou pamětí), nebo jejich kombinací a které může být na povrchu 6 opatřeno podélnými žebírky 14 nebo množstvím bodových výstupků 15 (pro lepší rozptýlení přetvářné energie z vnitřního dílu hmoždinky do pláště 7, 8). Povrch 6 může rovněž být pro zvýšení odolnosti proti deformacím iontově implantován vhodnými chemickými prvky. Podstatné je, že v popisovaném uspořádání kotevního systému dochází k příznivějšímu přenosu energie deformace z kotevního šroubu i (vytvořeného z kovu, kovové slitiny nebo kompozitního materiálu) při jeho dynamickém namáhání hmoždinkou do zálivkové hmoty 3. Výsledkem je zmenšené namáhání zálivkové hmoty 3, nedochází ke vzniku mikrotrhlinek a následných trhlin v něm a tedy ani nežádoucímu uvolnění kotevního šroubu 1 v otvoru 4. Tím se výrazně zvyšuje životnost spoje a snižují se náklady na údržbu upevňovacích konstrukcí.The outer casing 7, 8, which may be of metal, composite material or plastic, is a single piece and is pressed onto the body 2 of the inner dowel. It may be provided with one or more axial projections 11, which are better attached to the anchoring compound 3 against rotation of the plug (providing greater stability and a higher degree of tightening). Adjacent to the surface 6 of the internal dowel body 2, which may be of plastic, composite material or intelligent material (shape memory), or a combination thereof, and which may be provided on the surface 6 with longitudinal ribs 14 or a plurality of point projections 15 (for better dispersing the deforming energy from the inner dowel into the housing 7, 8). The surface 6 may also be ion implanted with suitable chemical elements to increase deformation resistance. It is essential that in the described arrangement of the anchoring system there is a more favorable transfer of deformation energy from the anchor bolt i (made of metal, metal alloy or composite material) at its dynamic loading with the plug into the grout mass 3. The result is a reduced stress on the grout material 3, the formation of micro-cracks and subsequent cracks therein, and thus undesirable loosening of the anchor bolt 1 in the opening 4. This significantly increases the service life of the joint and reduces the maintenance costs of the fastening structures.

Je zřejmé, že kotevní šroub 1 může mít závit libovolného druhu a tvaru, stejně tak různé druhy hlavy. Může být tvořen např. hákem pro zavěšení konstrukcí ajinými známými upevňovacími členy. Rovněž tak těleso 2 vnitřního dílu hmoždinky může být z jednoho kusu nebo z několika k sobě přiléhajících prstencových článků (obr. 2b).Obviously, the anchor bolt 1 may have a thread of any kind and shape, as well as different kinds of heads. It may be, for example, a hook for hanging the structures and other known fastening members. Likewise, the dowel body 2 may be a single piece or a plurality of adjacent annular members (FIG. 2b).

-2 CZ 8103 UI-2 CZ 8103 UI

Průmyslová využitelnost technického řešeníIndustrial applicability of technical solution

Kotevní systém podle tohoto technického řešení je využitelný k upevňování kolejnic k pražcům nebo betonovým monolitním podkladům, dále k upevňování a spojování deskových, stěnových a prutových dynamicky namáhaných prvků a konstrukcí mezi sebou a rovněž k jejich připojení k základovým konstrukcím a k horninám skalního podkladu.The anchoring system according to this technical solution is usable for fastening rails to sleepers or concrete monolithic substrates, further for fastening and joining plate, wall and rod dynamically stressed elements and structures to each other as well as to their connection to foundation structures and to rock ground.

Claims (10)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Kotevní systém k upevňování předmětů, zejména k základu, jehož kotevní šroub (1) je alespoň zčásti zašroubován v tělese (2) vnitřního dílu hmoždinky, na vnějším povrchu (6) opatřeném radiálními výstupky (9, 10), které je zalito tuhnoucí hmotou (3) například v otvoru (4) v základu, a kde těleso (2) vnitřního dílu hmoždinky je alespoň na části svého povrchu (6) obklopeno vnějším pláštěm (7, 8), vyznačující se tím, že vnější plášť (7, 8) je vytvořen jako jednodílný, který těsně přiléhá k povrchu (6) tělesa (2) vnitřního dílu hmoždinky.An anchoring system for fastening objects, in particular to a base, whose anchor bolt (1) is at least partially screwed into the housing (2) of the anchor anchor part, on an outer surface (6) provided with radial projections (9, 10) a mass (3), for example, in an opening (4) in the base, and wherein the housing (2) of the male dowel part is at least part of its surface (6) surrounded by an outer sheath (7, 8), 8) is formed as a one-piece piece which fits tightly to the surface (6) of the dowel body (2). 2. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že plášť (7, 8) je opatřen alespoň jedním axiálním výstupkem (11).Anchor system according to claim 1, characterized in that the housing (7, 8) is provided with at least one axial projection (11). 3. Kotevní systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plášť (7, 8) je vytvořen z kovu, kompozitního materiálu nebo polymeru.Anchor system according to claim 1 or 2, characterized in that the sheath (7, 8) is made of metal, composite material or polymer. 4. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že kotevní šroub (1) je zhotoven z kovu, kovové slitiny nebo kompozitního materiálu.Anchor system according to claim 1, characterized in that the anchor bolt (1) is made of metal, metal alloy or composite material. 5. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso (2) vnitřního dílu hmoždinky je zhotoveno z plastu, kompozitního materiálu nebo inteligentního materiálu, nebo jejich kombinací.Anchor system according to claim 1, characterized in that the housing (2) of the dowel inner part is made of plastic, composite material or intelligent material, or combinations thereof. 6. Kotevní systém podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vnější konec tělesa (2) vnitřního dílu hmoždinky je opatřen hrdlem (12, 12a) pro uchycení krytu (13a).Anchor system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the outer end of the dowel body (2) is provided with a neck (12, 12a) for receiving the cover (13a). 7. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že radiální výstupky (9, 10) jsou ve tvaru oblých žeber.Anchor system according to claim 1, characterized in that the radial projections (9, 10) are in the form of rounded ribs. 8. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že radiální výstupky (9, 10) jsou ve tvaru pilovitých zubů.Anchor system according to claim 1, characterized in that the radial projections (9, 10) are sawtooth-shaped. 9. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že radiální výstupky (9, 10) jsou nepravidelné.Anchor system according to claim 1, characterized in that the radial projections (9, 10) are irregular. 10. Kotevní systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že tuhnoucí hmota (3) zálivky je tvořena rychletuhnoucí cementovou maltou, plastem nebo kompozitním materiálem.Anchoring system according to claim 1, characterized in that the hardening compound (3) is formed by a rapid-setting cementitious mortar, plastic or composite material.