Быстро собираемый для критических и чрезвычайных ситуаций сборно-разборный временный армейский железнодорожный мост

1.

___________________________________________________________________________________________________________________________
Быстро собираемый для критических и чрезвычайных ситуаций сборно-разборный
временный армейский железнодорожный мост от православных подразделений: Братство
во Христе имени Владлена Татарского ( Максима Юрьевича Фомина: 25.04.198202.04 2023 ) Русский мир -это война ! Я свою жизнь отдам за нашу победу. За победу
России!
0020576
ОРГАН ПО СЕРТИФИКАЦИИ: ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21 СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я
Красноармейская ул. д 4, организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824, т/ф (812) 694-7810, (911)175-84-65, (921) 962-67-78 [email protected] (аттестат № RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015)
Код ОКПД2 25.11.21.112
ПРОДУКЦИЯ: Демпфирующий компенсатор, гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой
жесткости в ПК SCAD ( согласно СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 сдвиговая с учетом действий поперечных сил ) антисейсмическое
фланцевое фрикционное соединение для сборно-разборного быстрособираемого железнодорожного армейского моста из
стальных конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых гнутосварных
профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроектстальконструкция» ), согласно заявки на
изобретение от 14.02.2022 "Огнестойкий компенсатор -гаситель температурных напряжений", заявки № 2022104632 от
21.02.2022 , "Фрикционно-демпфирующий компенсатор для трубопроводов", заявки № 2021134630 от 29.12.2021 "Термический
компенсатор- гаситель температурных колебаний", заявки № 2022102937 от 07.02.2022 "Термический компенсатор- гаситель
температурных колебаний СПб ГАСУ,"заявки "Фланцевое соединения растянутых элементов трубопровода со скошенными
торцами" № а 20210217 от 23.09. 2021, заявки "Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения" №
а20210051, заявки "Компенсатор тов Сталина для трубопроводов" № а 20210354 от 22.02. 2022, Минск, "Антисейсмическое
фланцевое фрикционное соединения для сборно-разборного моста"
СООТВЕТСТВУЕТ ТРЕБОВАНИЯМ: СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах,
п.4.7, п. 9.2, ГОСТ 16962.2-90. ГОСТ 17516.1-90, ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546.2-98 (в части сейсмостойкости до 9 баллов по шкале MSK-64), I категории по НП-031-01, СТО Нострой 2.10.76-2012, МР 502.105, МДС 53-1.2001(к СНиП 3.03.01-87), ГОСТ Р 57574-2017 «Землетрясения»,ТКП 45-5.04-41-3006 (02250),
ГОСТ Р 54257-2010, ОСТ 37.001.050-73, СН-471-75, ОСТ 108.275.80, СП 14.13330.2014, ОСТ 37.001.05073, СП 16.13330.2011 (СНиП II -23-81*), СТО -031-2004, РД 26.07.23-99, СТП 006-97, ВСН 144-76, ТКТ 455.04-274-2012, серия 4.402-9, ТП ШИФР 1010-2с.94, вып 0-2 «Фундаменты сейсмостой-кие»
[email protected] [email protected] [email protected]
ИЗГОТОВИТЕЛЬ: ФГАОУ ВО «СПбПУ» № RA.RU.21ТЛ09 от 26.01.2017, 195251, СПб, ул. Политехническая, д 29,
организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824, т/ф (812) 694-78-10 [email protected] (аттестат №
RA.RU.21ТЛ09, выдан 26.01.2017) «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН: 2014000780 СБЕР 2202 2006 4085 5233 Счет
получателя СБЕР № 40817810455030402987 [email protected] [email protected]
[email protected]
СЕРТИФИКАТ ВЫДАН: ФГАОУ ВО «СПбПУ» № RA.RU.21ТЛ09 от 26.01.2017, 195251, СПб, ул. Политехническая, д 29,
организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824, (аттестат № RA.RU.21ТЛ09, выдан 26.01.2017) ИНН: 2014000780
ФГАОУ ВО «СПбПУ» № RA.RU.21ТЛ09 от 26.01.2017, 195251, СПб, ул. Политехническая, д 29, организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ
ОГРН: 1022000000824, т/ф (812) 694-78-10 (аттестат № RA.RU.21ТЛ09, выдан 26.01.2017) [email protected] т/ф (812) 694-78-10, (911) 175-84-65
НА ОСНОВАНИИ: Протокола № 576 от 08.04.2023 (ИЛ ФГБОУ СПб ГАСУ, № RA.RU. 21СТ39 от 27.05.2015,
ФГБОУ ВПО ПГУПС № SP01.01.406.045 от 27.05.2020, действ. 27.05.2020, организация «Сейсмофонд» при
СПб ГАСУ ИНН 2014000780, для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского
сборно-разборного пролетного надвижного строения железнодорожного моста, с быстросъемными
упругопластичными компенсаторами, со сдвиговой фрикционно-демпфирующей прочностью и
предназначенные для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов. https://disk.yandex.ru/d/mUzAI2Nw8dAWQ https://ppt-online.org/1227618 https://ppt-online.org/1155578 https://studylib.ru/doc/6357259/usa--baileybridje-perepravakompensator-sdvigovoy-proshno... https://mega.nz/file/faJ1hBCC#WcwDl3neDUxt27tGCFRqSYRGKwcRjgeLFjcy7e-D_SY
https://mega.nz/file/rfRgDRxY#GarDAlLYC6eLIi1TTYC1KofTLq9Msc7EtTYG6zK-cRY
https://ppt-online.org/1228005 https://disk.yandex.ru/d/f_Ed_Zs5TAP8iw
https://studylib.ru/doc/6357302/89219626778%40mail.ru-protokol-kompensator-sdvigovoy-prochn...
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Знак соответствия по ГОСТ Р 51000.4-2008 наносится на корпус
изделия и (или) в эксплуатационную документацию. Схема сертификации 3.
Подтверждение компетентности организации https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
М.П.
Руководитель органа
Схема сертификации 3.
.
Эксперт
Х.Н.Мажиев
И.У.Аубакирова
Сертификат не применяется при обязательной сертификации
ЗАО «ОПЦИОН». Москва 2020, "B" лицензия № 05-05-09/003 ФНС РФ, тел. (495) 726- 4742.www.opcion.ru

2.

Быстро собираемый для критических и
чрезвычайных ситуаций сборно-разборный
временный железнодорожный армейский мост от
православных подразделений Братство во Христе
имени Владлена Тараского ( Фомин Максим
Юрьевич 25.04.1982- 02.04 2023 ) Русский мир -это
война ! Я свою жизнь отдам за нашу победу. За
победу России!
Испытательного центра СПбГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат
№ RA.RU.21СТ39, выд. 27.05.2015), организация"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824
ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я
Красноармейская ул.,д. 4, ИЦ «ПКТИ - Строй-ТЕСТ», «Сейсмофонд»
при СПб ГАСУ ИНН: 2014000780 [email protected]
190005 , 2-я Краноармейская ул.д 4 СПб ГАСУ. 195251, СПб , ул
Политехническая , д 29 Политехнический Университет Всего : 575 стр
Испытания на соответствие требованиям (тех. регламент , ГОСТ, тех.
условия)1. ГОСТ 56728-2015 Ветровой район – VII, 2. ГОСТ Р ИСО 4355-2016
Снеговой район – VIII, 3. ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546.2-98, ГОСТ 30546.3-98
(сейсмостойкость - 9 баллов). (812) 694-78-10, (921) 962-67-78
«УТВЕРЖДАЮ» протокол № 576 от 08 апреля 2023
Президент «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ
/Мажиев Х.Н. 08.04.2023

3.

ПРОТОКОЛ номер 576 от 08 апреля 2023 испытания узлов и фрагпментов пролетного строения из
упругопластических стальных ферм 6, 9, 12, 18, 24 и 30 метров c большими перемещениями,
однопутного, автомобильного , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью до 5 тонн , с
ускоренным способом сборки, со встроенным бетонным настилом по американской технологии
при переправе через реку Суон в штате Монтане , длиной 205 футов, с пластическими шарнирами
( по американским чертежам ) , с системой стальных ферм, соединенных на болтовых и
соединений, между диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из
пластинчатых балок с использованием расчет в 3D -модель (ANSIS) кончных элементов, блока НАТО (США)
скомбинацией нагрузок AASHTO Strength Fatigue 1 Sevice 11 с использованием отечественных изобретений
Красноярского ГАСУ , Томского ГАСУ и ПГУПС №№ 2155259 основная , 2188287 Томск ГАСУ, 2136822 Трехмерный
блок, 2208103 Ферма, 2208103, 2188915 Способ монтажа, 2136822, 2172372 патентный отдел, 2228415 Узловое
сопряжение 2155259 https://www.youtube.com/watch?v=t3WxHO6i418
На настоящий момент построена экспериментальная модель моста в штате Минесота , через реку
Суон. Американской стороной проведены всесторонние испытания, показавшие высокую
корреляцию с расчетными значениями (минимальный запас 4.91%). Мостовое сооружение не
имеет аналогов на территории Российской Федерации .
На конструкцию армейского моста получен патенты №№ 1143895, 1168755, 1174616, 168076,
2010136746. Доработан авторами , в том числе авторами способ бескрановой установки
надстройки опор при строительстве временного железнодорожного моста № 180193 со сборкой
на фланцевых фрикционно-подвижных соединениях проф дтн А.М.Уздина для сборно-
разборного железнодорожного моста демпфирующего компенсатора гасителя
динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости
в ПК SCAD ( согласно СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 сдвиговая с учетом действий
поперечных сил ) антисейсмическое фланцевое фрикционное соединение для
сборно-разборного быстрособираемого железнодорожного моста из стальных
конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м с

4.

применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа
«Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроект-стальконструкция» ) для
системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сборноразборного пролетного надвижного строения железнодорожного моста, с
быстросъемными упругопластичными компенсаторами, со сдвиговой
фрикционно-демпфирующей прочностью и предназначенные для
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск.
В районах с сейсмичностью более 9 баллов, необходимо использование
демпфирующих компенсаторов с упругопластическими шарнирами на
фрикционно-подвижных соединениях, расположенных в длинных овальных
отверстиях, с целью обеспечения многокаскадного демпфирования при
импульсных растягивающих и динамических нагрузках согласно изобретениям,
патенты: №№ 1143895, 1174616, 1168755 (автор: проф. д.т.н. ПГУПС А.М.Уздин)
, 2010136746 ,165076 , 2550777, с использованием сдвигового демпфирующего
гасителя сдвиговых напряжений , согласно заявки на изобретение
«КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ
СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии
1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий
производственных» № 2022111669 от 25.05.2022, «Сборно-разборный
железнодорожный мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный
универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022, «Антисейсмический сдвиговой
компенсатор для гашения колебаний пролетного строения моста» № 2022115073
от 02.06.2022 ФИПС : "Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных
напряжений" заявка № 2022104632 от 21.02.2022 , вх 009751, "Фрикционнодемпфирующий компенсатор для трубопроводов" заявка № 2021134630 от
29.12.2021, "Термический компенсатор гаситель температурных колебаний"
Заявка № 2022102937 от 07.02.2022 , вх. 006318, "Термический компенсатор
гаситель температурных колебаний СПб ГАСУ № 20222102937 от 07 фев. 2022,
вх 006318, «Огнестойкий компенсатор –гаситель температурных колебаний»,регистрационный 2022104623 от 21.02.2022, вх. 009751, "Фланцевое соединения
растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами" № а 20210217
от 23 сентября 2021, Минск, "Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими
демпферами сухого трения" № а 20210051, "Компенсатор тов. Сталина для
трубопроводов" № а 20210354 от 22 февраля 2022 Минск , заявка № 2018105803
от 27.02.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение
для трубопроводов" № а 20210354 от 22.02. 2022, Минск, "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов №
2018105803 от 15.02.2018 ФИПС, для обеспечения сейсмостойкости сборноразборных надвижных армейских быстровозводимых мостов в сейсмоопасных
районах в сейсмичностью более 9 баллов https://disk.yandex.ru/d/ctPqcuCLs1-9Sg
Ускоренный способ надвижки американского автомобильного
быстро-собираемого моста ( длиной 205 футов = 60 метров ) в
штате Монтана ( США ) ,для переправы через реку Суон в 2017
сконструированного со встроенном бетонным настилом в полевых
условиях с использованием упруго пластических стальных ферм,
скрепленных ботовыми соединениями между диагональными

5.

натяжными элементами верхнего и нижнего пояса пролетного
строения моста, с экономией строительным материалов до 26 %
В статье приведен краткий обзор
характеристик существующих временных мостовых
сооружений, история создания таких мостов и
обоснована
необходимость
проектирования
универсальных
быстровозводимых
мостов
построенных в штате Монтана через реку Суон в
США
Аннотация.
Предпосылкой
для
необходимости
проектирования
новой
временной
мостовой
конструкции послужили стихийные бедствия в ДНР,
ЛНР во время специальной военной операции на
Украине в 20222012 г., где будут
применены
быстровозводимых сооружений, что
могло бы
значительно увеличить шансы спасения человеческих
жизней.
Разработанную, в том числе автором, новую
конструкцию моста, можно монтировать со скорость
не менее 25 метров в сутки без применения тяжелой
техники и кранов и доставлять в любой
пострадавший район воздушным транспортом.
Разрезные пролетные строения могут достигать в
длину от 6 до 60 метров, при этом габарит пролетного
строения так же варьируется. Сечение моста
подбирается
оптимальным
из
расчета
нагрузка/количество металла.

6.

7.

8.

Испытание узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения выполнялись в
СПб ГАСУ из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров ,
однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью
10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм
соединенных элементов на болтовых и соединений между диагональными
натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей
прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов
проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с
упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми
жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими
организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–
гасителя напряжений для пластичных ферм американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате
Монтана в 2017 году.
Расчет, научная статья , рабочие чертежи Bayley bridge прилагаются , аналогичной переправы
через реку Суон, в штате Монтана (США) автомобильного моста для грузовых автомобилей ,
построенного блоком НАТО в 2017, длиной 205 футов ( 60 метров) ускоренным методом , в

9.

полевых условиях . с экономией строительных материло на 30 процентов .
Расчет американскими инженерами выполнен в программ 3D -модель конечных элементов
Пользуясь случаем, редакция газеты "Армия Защитников Отечества " и от информационного
агентство "Русская Народная Дружина" поздравляем Вас Владимир Владимирович и весь
коллектив Администрации Президента с 143 годовщиной Дня рождения тов Сталина Желаем
всему коллективу активно защищать интересы трудового народа и нашей Родины и
Черноморских морпехов Республики Крым и Севастополь, которые ждут с большой надежной
быстро возводимый , быстро собираемый армейский , надвижной из стальных конструкций с
применение замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" (
серия 1.460.3-14 НПИ "Ленпроектсталькострукция" для системы несущих элементов и элементов
проезжей части с упругопластичными компенсатора проф дтн ПГУП А.М.Уздина с ипозованием
изобретений №№ 165076 ("Опора сейсмостойкая"), 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616,
2550777, предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 8 баллов (в
районах с сейсмичностью более 8 баллов необходимо использование демпфирующих соединения
и опор на фрикционно-подвижных соединениях и для соединения металлоконструкций (МК) и
стальных трубопроводов с демпфирующими компенсаторами с болтовыми соединениями,
расположенными в длинных овальных отверстиях с целью обеспечения многокаскадного
демпфирования при динамических нагрузках)

10.

Лабораторные испытания проходиив СПб ГАСУ фрагментов, узлов упругопалстического сдвигового компенсатора, для
армейского сбороно- разборного пролетного надвижного строения моста (надвижной пролет 6 метров, 9 метров, 12 метров ,
ширина проезжей части 3 метра , грузоподъемность однопутного моста 10-15 тонн, скорость проезда по мосту - 4 км/час ), с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со встроенным бетонным
настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в
штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет предварительно напряжения
гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD
(оценка несущей способности узлов крепления сооружений, предназначенных для сейсмоопасных районов Одесской
области с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск (в рай-онах с сейсмичностью 8 баллов и выше для
упргоплатической фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста
необходимо использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения пролетных ферм на фланцевых
фрикционно- подвижных сое-динений, работающих на сдвиг, с использованием фрикци -болта, состоящего из
латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки медным обожженным клином, согласно
рекомендациям ЦНИИП им. Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001.050- 73,
альбома 1-487-1997.00.00 и изобретениям №№ 1143895, 1174616,1168755, 2550777 " Сейсмостойкий мост" SU,
4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandanti-seismic-friction-damping-device, в местах для упргоплатической
фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста устанавливать
сейсмостойкие опорах согласно изобретения, патент № 165076 МПК E04H 9/02 "Опора сейсмостойкая", Бюл. № 28 от
10.10.2016).
Настоящий протокол касается испытаний на сейсмостойкость в механике деформируемых сред в ПК SCAD математических моделей
сооружений (с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314
ГПИ "Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со встроенным бетонным
настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в
штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет предварительно напряжения
гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD ,
предназначенных для сейсмоопасных районов Одеской области с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск и фрикционно-подвижных
соединений для упргоплатической фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного
армейского моста, установленных на сейсмостойких опорах(в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для упргоплатической
фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста, необходимо
использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений,
работающих на сдвиг, с использованием фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз
шпильки медным обожженным клином) согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,РТМ
24.038.12-72, ОСТ 37.001.050- 73, альбома 1-487-1997.00.00 и изобретениям №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW201400676
Restraintanti-windandanti-seismic-friction-damping-device, в местах опоры моста на сейсмостойких опорах согласно изобретения, патент №
165076 МПК E04H 9/02 "Опора сейсмостойкая", согласно заявки на изобретение № 2018105803/ 20(008844) от 15.02.208
"Антисейсмическое фланцевое фрикционо -подвижное соединение для трубопро-водов". Узлы и фрагменты (дугообразный зажим с
анкерной шпилькой) прошли испытания на осевое статическое усилие сдвига в ИЦ "ПКТИ-СтройТЕСТ" (приложение: протокол №1516-2 от
25.11.2013). Настоящий протокол не может быть полностью или частично воспроизведен без письменного согласия ОО «Сейсмофонд»,
Адрес: ОО «Сейсмофонд» ИНН:2014000780, СПб ГАСУ 190005, 2-я Красноармейская ул. д. 4 т/ф (812) 694-78-10, (921) 962-67-78
[email protected]
ПРОТОКОЛ СОДЕРЖИТ:
1. Введение
2. Место проведения испытаний СПб ГАСУ 190005, 2 -я Красноармейская дом 4 812 694-78-10
3. Условия проведения испытания на скольжение и податливость
4. Цель и условия лабораторных испытаний фрикционно-подвижных соединений (ФПС), работающих на
растяжение. Методика испытаний. Результаты испытаний фрагментов фланцевых фрикционно-подвижных
5
11
11
11

11.

соединений и демпфирующих узлов крепления при динамических нагрузках и математических моделей
объектов в ПК SCAD.
5. Испытательное оборудование и измерительные приборы
6. Характеристики механических ВВФ (внешние воздействующие факторы) при испытаниях на сейсмостойкость фрагментов демпфирующих податливых узлов крепления.
7. Результат испытаний. Испытание математических моделей в ПК SCAD сооружений предназначенных для
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск и фрикционно-подвижных
соединений для крепления упргоплатической фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного ,
автомобильного армейского моста установленных на сейсмо-стойких опорах(в районах с сейсмичностью 8
баллов и выше необходимо использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения
трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг, с использованием
фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки
медным обожжен-ным клином).
8. Заключение по испытанию на сейсмостойкость математических моделей в ПК SCAD сооружений (с
29
33
54
56
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со встроенным
бетонным настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной 205
футов (60 метров) в штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет
предварительно напряжения гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 с
использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD , предназначенных для сейсмоопасных районов с
сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск и фрикционно-подвижных соединений для упргоплатической
фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста, установленных на сейсмостойких опорах(в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для установки блок-контейнеров и трубопроводов необходимо использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения
трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг, с использованием
фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки
медным обожженным клином).
Заказчик
Редакция газеты "Земля РОССИИ" и ИА "Крестьнское информ агентство"
Изготовитель
Организация"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824
Основание для проведения
испытаний
Наименование продукции
Договор № 576 от 16.12. 2022 г., ОО "Сейсмофонд" ИНН 2014000780, СПб ГАСУ 190005, 2-я Красноармейская ул.
д. 4
Акт приемки образцов
От 16.12.2022г. ОО "Сейсмофонд" не несет ответственности за отбор образцов фрагментов ФПС . ОГРН
1027810280255 [email protected] (921) 962-67-78, (812) 694-78-105
Дата проведения испытаний
Начало: 17.12.2022 г. Окончание: 01.11.2022 г.
Определяемые показатели
Геометрические размеры, ГОСТ 22853-86.2, ГОСТ 25957-83. Нагрузки на образец ФПС.
Фрагменты и узлы упругопалстического сдвигового компенсатора, для армейского сбороно- разборного
пролетного надвижного строения моста (надвижной пролет 6 метров, 9 метров, 12 метров , ширина проезжей
части 3 метра , грузоподъемность однопутного моста 10-15 тонн, скорость проезда по мосту - 4 км/час ), с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия
1.460.314 ГПИ "Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм,
со встроенным бетонным настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через
реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30
процентов, за счет предварительно напряжения гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса
ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020 с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD , предназначенные для
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск (в районах с сейсмичностью 8 баллов и
выше для упргоплатической фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного ,
автомобильного армейского моста необходимо использование сейсмостойкие телескопические опоры, а
для соединения трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвиж-ных соединений, работающих на сдвиг, с
использованием фрикци -болта, состоящего из латун-ной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз
шпильки медным обожженным кли-ном, согласно рекомендациям ЦНИИП им. Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ
108.275.63-80,РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001.050- 73, альбома 1-487-1997.00.00 и изобретениям №№ 1143895,
1174616, 1168755, 2550777 " Сейсмостойкий мост" SU, 4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandantiseismic-friction-damping-device, в местах подключения трубопро-водов к контейнерным пунктам трубопроводы
должны быть уложены в виде "змейки" или "зиг-зага " на сейсмостойких опорах согласно изобретения, патент №
165076 МПК E04H 9/02 "Опора сейс-мостойкая", Бюл. № 28 от 10.10.2016).

12.

Методика испытаний
Испытания на соответствие требованиям нормативных документов ГОСТ 22853-86, ГОСТ 25957-83.
За единичные результаты испытаний одного образца принимаются значения испытательной нагрузки,
соответствующие:
- начала пластических деформаций фрикционно-подвижного соединения (ФПС);
- перемещение скобы по шпильке при постоянной нагрузке;
- срыв гайки; - смятие грани гайки М16- М22.
Описание образцов:
Фрагменты фрикционно-подвижных соединений для сооружений предназначенных для сейсмоопасных районов с
сейсмич-ностью до 9 баллов, серийный выпуск и фрикционно-подвижных соединений для упргоплатической
фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста
и установленных на сейсмостойких опорах(в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для установки блок- для
упргоплатической фермы сбороно- разбороного надвижного , однопутного , автомобильного
армейского моста необходимо использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения
Испытательное
оборудование и средства
измерения
трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг, с использованием
фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки медным
обожженным клином)
Испытательная машина ZD-10/90 (сертификат о калибровке № 13 -1371 от 28.08.2017) испы-тательного Центра
«ПКТИ – СтройТЕСТ» 197341, СПб, Афонская ул., д.2, тел. +7(996) 798-26-54 +7(921) 962-67-78 Линейка
измерительная (ГОСТ 427-75). Штангенциркуль ШЦ-1-0,05 (ГОСТ 166-89). Индикатор часового типа ИЧ10 (ГОСТ
577-68).

13.

14.

15.

16.

17.

18.

Испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях
упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году с иползованием изобртений Красноярского ГАСУ 2228415 м лп .
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА 2 136822 ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА Красноярская государственная
архитектурно строительная академия
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 136 822
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
C1

19.

ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(51) МПК
E04C 3/17 (1995.01)
E04B 1/19 (1995.01)
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: учтена за 3 год с 10.09.1999 по 09.09.2000. Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 97115691/03,
09.09.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия
патента:
09.09.1997
(45) Опубликовано: 10.09.1999
(56) Список документов, цитированных
в отчете о поиске: Дмитриев П.А. и
др. Индустриальные
пространственные деревянные
конструкции. - НИСИ
им.В.В.Куйбышева, 1981, с. 88. SU
1281651 A, 07.01.87. FR 2551789 A,
15.03.85. SU 65455 A, 31.12.45. US
4389829 A, 28.06.83.
(71) Заявитель(и):
Красноярская государственная
архитектурно-строительная
академия
(72) Автор(ы):
Инжутов И.С.,
Деордиев С.В.,
Дмитриев П.А.,
Енджиевский З.Л.,
Чернышов С.А.
(73) Патентообладатель(и):
Красноярская государственная
архитектурно-строительная
академия
Адрес для переписки:
660041, Красноярск, пр.Свободный
82, Ректору КрасГАСА Наделяеву
В.Д.
(54) ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА
(57) Реферат:
Трехгранная блок-ферма покрытия относится к строительству и может быть использована
для соединения стержней пространственных конструкций зданий и сооружений. Технический
результат изобретения заключается в достижении наиболее эффективной работы верхнего
пояса с нижним, экономии материалов. Блок-ферма покрытия, представляет собой
двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из
однотипных клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного типа выполнена из
деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по
концам с нижним поясом раскосами через опорные узлы. Нижние узлы крайних и средних
раскосов соединены между собой деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент
нижнего пояса выполнен из круглой стали, в ферму введены крайние стальные стержни
нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и напрямую соединяющие
опорные
узлы
со
средним
стальным
элементом
нижнего
пояса,
3
ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям покрытия.

20.

Известна панель покрытия треугольного очертания, образованная двумя плитами, шарнирно соединенными
между собой в коньке и затяжкой с V-образными разветвлениями по концам в уровне опорных узлов. Плиты
подкреплены двумя сжатыми раскосами и двумя растянутыми (с V-образным планом) раскосами. Поперечное
сечение панели - треугольное. Плиты состоят из нижних (основных несущих) ребер, фанерной обшивки, поперечных
ребер, размещенных на обшивке сверху, продольных элементов обрамления (см. SU 1281651 A, 07.01.87).
Недостатком этой конструкции является большая материалоемкость плит, обусловленная развитой свободной
длиной нижних ребер.
Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) являе тся блок-ферма
покрытия, представляющая собой двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой
выполнен из однотипных взаимозаменяемых клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного типа
выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с
нижним поясом раскосами через опорные узлы. Нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой
деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего пояса выполнен и з круглой стали (см. Дмитриев
П.А. и др. "Индустриальные пространственные деревянные конструкции", НИСИ им. В.В. Куйбышева, 1981, с. 88).
Недостатком конструкции прототипа является неэффективная работа верхнего пояса с нижним, т.к. передача
усилий с верхнего пояса на нижний передается под большим углом к направлению волокон древесины, что
определяет значительные деформации в узловом сопряжении. Прочность древесины вдоль волокон существенно
выше, чем поперек. Работа крайних раскосов на растяжение не позволяет выполнить элементы решетки
взаимозаменяемыми, что является причиной повышенной материалоемкости конструкции.
Целью изобретения является эффективная работа блок-фермы, экономия материалов.
Цель достигается тем, что в блок-ферме покрытия, представляющем собой двухскатную четырехпанельную
пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из однотипных взаимозаменяемых клеефанерных плит,
пространственная решетка регулярного типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых
раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через опорные узлы. Нижние узлы крайних
и средних раскосов соединены между собой деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего
пояса выполнен из круглой стали, введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам Vобразное разветвление и соединяющие напрямую опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса.
Благодаря введению крайних стальных стержней нижнего пояса, имеющих по концам V-образное разветвление,
улучшилась работы блок-фермы за счет того, что усилие с нижнего на основные ребра верхнего пояса передается под
небольшим углом к направлению волокон древесины, что определяет незначительные деформации в узловом
сопряжении, в связи с этим обусловлена возможность уменьшить размеры поперечных сечений раскосов, а
следовательно, достичь экономии древесины.
На фиг. 1 изображена блок-ферма покрытия; на фиг. 2 - совмещенные вид и разрез в плане; на фиг. 3 совмещенный поперечный разрез.
Блок-ферма покрытия включает верхний пояс, состоящий из однотипных клеефанерных плит 1, имеющих каркас из
основных нижних ребер 2, и прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки 3 из плоских асбестоцементных листов.
Между вспомогательными дощатыми ребрами 4, расположенными вдоль пролета, на обшивку укладывается
утеплитель 5 из полистирольного пенопласта марки ПСБ. Гидроизоляция устраивается из трех слоев рубероида по
выравнивающему слою из стеклоткани. Диафрагмы 7 находятся между основными нижними ребрами 2 в сечениях,
совпадающих с узлами сопряжения верхнего пояса 1 конструкции с раскосами 8. Верхний пояс объединен с нижним
пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных поставленных V-образно
взаимозаменяемых раскосов 8 квадратного сечения. Нижние узлы 9 крайних и средних раскосов соединены между
собой деревянным элементом 10 нижнего пояса. Средний элемент 11 нижнего пояса выполнен из круглой стали.
Крайние стальные стержни 13 нижнего пояса имеют по концам V-образное разветвление и напрямую соединяют
опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса 11. Разветвление расперто стержнем 12.
Сборка блок-фермы осуществляется на строительной площадке. В начале собирается верхний пояс и з однотипных
клеефанерных плит 1, затем плиты стыкуются в коньковом узле. Дальше к плитам навешиваются деревянные
взаимозаменяемые раскосы 8. После этого следует выполнение узлов 9 нижнего пояса и в конце производится
крепление крайних стальных стержней 13, имеющих по концам V-образное разветвление и соединяющих напрямую
опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса 11.
Положительные свойства разработанного технического решения заключаются в эффективной работе блок -фермы
за счет введения крайних стальных стержней нижнего пояса, которые напрямую соединяют опорные узлы со
средними стальными элементами нижнего пояса. Вследствие этого при нагружениях по всему пролету возникают
сжимающие усилия во всех раскосах. Усилие с нижнего пояса на основные ребра верхнего пояса передается под
небольшим углом к направлению волокон древесины, что определяет незначительные деформации в узловом
сопряжении. В связи с этим обусловлена возможность сделать раскосы взаимозаменяемыми, уменьшить размер
поперечного сечения, а следовательно, достичь экономии древесины.
В сравнении с прототипом, данное техническое решение позволяет снизить расход материалов на 12 - 15%,
улучшить условия работы верхнего пояса благодаря снижению величин изгибающих моментов и уменьшению угла
между осью передачи продольного усилия и направлением волокон древесины с нижнего пояса на основные работы
верхнего.
Формула изобретения
Блок-ферма покрытия представляет собой двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс
которой выполнен из однотипных клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного типа выполнена из
деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним
поясом раскосами через опорные узлы, нижние узлы крайних и средних ра скосов соединены между собой
деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего пояса выполнен из круглой стали, отличающаяся
тем, что в ферму введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и
напрямую соединяющие опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса.

21.

ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ 2188287
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(13)
C2
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
(51) МПК
E04C 3/04 (2000.01)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: учтена за 4 год с 28.06.2003 по 27.06.2004. Патент перешел в общественное
достояние.

22.

(21)(22) Заявка: 2000117116/03, 27.06.2000
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
27.06.2000
(45) Опубликовано: 27.08.2002 Бюл. № 24
(71) Заявитель(и):
Томский государстве
(72) Автор(ы):
Копытов М.М.,
Ерохин К.А.,
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 8716 U1, 16.12.1998. SU 727790 А,
29.04.1980. SU 1255697 А1, 07.09.1986. US 1959756 А, 22.06.1934. GB 898605 А, 14.06.1962.
Адрес для переписки:
634003, г.Томск, 3, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, патентный отдел
Матвеев А.В.,
Мелехин Е.А.
(73) Патентообладатель(и
Томский государстве
(54) ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к несущим
металлическим конструкциям покрытия производственных и общественных зданий. Каждая
отдельная трехгранная ферма покрытия состоит из двух верхних коробчатых поясов и одного
нижнего, также коробчатого пояса, соединенных между собой раскосной решеткой. Все
коробчатые пояса имеют пентагональное сечение и выполнены каждый из жестко
соединенных между собой швеллера и уголка. Раскосная решетка выполнена из одиночных
уголков, прикрепленных полками к полкам поясных уголков. Стенки швеллеров верхних
поясов расположены вертикально, а стенка нижнего швеллера горизонтально. Верхние пояса
объединены по полкам швеллеров профнастилом. За счет вертикальной ориентации стенок
швеллеров верхних поясов повышается значение момента сопротивления и радиуса инерции
пентагонального сечения. Технический результат изобретения заключается в повышении
несущей способности трехгранной фермы и сокращение количества элементов в покрытии. 3
ил.
Изобретение относится к строительным
металлическим конструкциям, а более
конкретно к несущим конструкциям покрытия
производственных и общественных зданий, и
может быть использовано для подвески

23.

технологических устройств, а также в качестве
перекрытий, элементов комбинированных
систем.
Известны устройства бесфасоночных
покрытий из трехгранных ферм с поясами и
наклонной решеткой из круглых труб *1+. По
верхним поясам этих ферм уложены прогоны,
на которые опираются ограждающие
конструкции. Недостатком таких покрытий
является большое количество прогонов и
сложность выполнения пространственных
узлов сопряжении труб, что ведет к
повышенному расходу металла и
трудоемкости изготовления. Известны также
устройства беспрогонных покрытий из
трехгранных ферм *2+ с коробчатым сечением
двух верхних поясов, образованных из
состыкованных уголков и нижним поясом из
одиночного уголка, к которым с помощью
фасонок прикреплены раскосы. Недостатком
таких покрытий является большое количество
фасонок, необходимость делать вырезы в
полках уголков для пропуска фасонок, что
также ведет к повышенному расходу металла
и трудоемкости изготовления.
Наиболее близким к заявляемому покрытию
является складчатое покрытие из наклонных
ферм *3+. Оно состоит из непрерывной

24.

системы плоских ферм, наклоненных под
углом 45 o к вертикальной плоскости. Каждая
смежная ферма имеет общий пояс: либо
верхний, представляющий собой пятигранный
профиль сечения, образованный из
состыкованного швеллера и уголка; либо
нижний, образованный из одиночного уголка,
ориентированного обушком вверх. К поясам
торцами приварены раскосы из одиночных
уголков. Это позволяет реализовать
беспрогонное и бесфасоночное решение
кровельного покрытия и является
экономичней аналогов. Однако конструкция
такого покрытия вынуждает ориентировать
пятигранный профиль сечения с
горизонтально расположенной стенкой
швеллера, что необходимо для образования
складчатой системы. Анализ показывает, что
при такой ориентации поясов на 25...45%
снижается прочность сжато-изогнутого
стержня верхнего пояса, т.к. момент
сопротивления и радиус инерции сечения
оказываются меньше, чем при ортогональной
ориентации этого же сечения. Кроме того,
непрерывная система складчатого покрытия
требует большого количества наклонных ферм
и необходимость выполнения вручную
большого объема работ на строительной

25.

площадке по укрупнительной сборке
конструкции. Раскосная решетка таких ферм
слабо нагружена и имеет большой запас
несущей способности, но без нее невозможно
образовать конструктивную форму
складчатого покрытия. Все это сопровождается
повышенным расходом металла и большой
трудоемкостью изготовления.
Задача изобретения состоит в том, чтобы
снизить металлоемкость и трудоемкость
изготовления покрытия при сохранении его
несущей способности.
Задача решается следующим образом. В
покрытии из трехгранных ферм,
объединенных профнастилом, каждая из
которых включает верхние коробчатые пояса
пентагонального сечения из жестко
соединенных между собой швеллеров и
уголков, нижний пояс, содержащий уголок,
направленный обушком вверх, и раскосную
решетку, прикрепленную к полкам поясных
уголков, согласно изобретению нижний пояс
снабжен швеллером, жестко соединенным с
уголком и образующий с ним пентагональное
сечение; при этом стенки швеллеров верхних и
нижнего пояса ориентированы ортогонально.
Таким образом, заявляемое устройство
отличается от прототипа тем, что:

26.

- нижний пояс снабжен швеллером, жестко
соединенным с уголком и образующим с ним
пентагональное сечение;
- стенки швеллеров верхних и нижнего поясов
распложены ортогонально.
Это говорит о "новизне" заявляемого
устройства.
Так как нижний пояс выполнен из
пентагонального сечения, а полки швеллеров
верхних и нижнего пояса ориентированы
ортогонально, это позволило увеличить
площадь растянутого нижнего пояса с
одновременным увеличением моментов
сопротивления и радиусов инерции сжатоизогнутых верхних поясов, т.е. повысить
несущую способность отдельной фермы. При
этом большой запас несущей способности
раскосной решетки уменьшится и она станет
работать эффективней, что и позволило
дискретизировать систему несущих
конструкций покрытия из наклонных ферм.
Благодаря качественному изменению
конструктивной формы непрерывная
складчатая система покрытия превратилась в
блочную, состоящую из трехгранных ферм со
свободным пространством между ними. Это
позволяет существенно сократить количество
элементов в покрытии, повысить несущую

27.

способность поясов конструкции за счет
оптимальной ориентации их сечений и в
совокупности существенно снизить
трудоемкость изготовления, металлоемкость и
стоимость.
Предлагаемая конструкция позволяет
осуществить полное заводское изготовление и
сборку трехгранной фермы, удобна при
транспортировке и монтаже. Таким образом,
при сохранении и соблюдении всех
необходимых рабочих параметров заявляемая
конструкция требует в сравнении с
прототипом меньше металла, меньшего
количества элементов, что в итоге приводит к
снижению металлоемкости, трудоемкости и
стоимости при сохранении несущей
способности покрытия.
На фигуре 1 изображен общий вид покрытия
из трехгранных ферм; на фигуре 2 изображен
общий вид наклонной плоскости трехгранной
фермы; на фигуре 3 - поперечный разрез
трехгранной фермы.
Трехгранная ферма содержит два верхних
пояса 1, нижний пояс 2 и раскосы 3. Верхний
пояс 1 состоит из состыкованного швеллера и
уголка при вертикальной ориентации стенки
швеллера; нижний пояс 2 - то же при
горизонтальной ориентации стенки швеллера;

28.

раскосы 3 - из одиночных уголков. Стержни
раскосов 3 прикреплены торцами к полкам
поясных уголков (фиг.3) посредством сварки.
Верхние пояса трехгранных ферм в
горизонтальной плоскости связаны сплошным
профнастилом 4 (фиг.1), который завершает
формирование покрытия из трехгранных
ферм. Между смежными трехгранными
фермами не требуется размещения элементов
2 и 3 (фиг.1); достаточно перекрыть это
свободное пространство настилом 4.
Изготовление покрытия из трехгранных ферм
производят следующим образом: швеллер и
уголок стыкуют между собой продольными
сварными швами и образуют элементы поясов
1 и 2 пятигранного профиля сечения. Два
верхних пояса 1 устанавливают с вертикальной
ориентацией стенки швеллера (как показано
на фиг. 3); нижний пояс 2 - с горизонтальной
ориентацией стенки швеллера. При этом
полки швеллеров верхних поясов служат
опорами для настила, а наклон плоскостей
поясных уголков пятигранных профилей 1 и 2
соответствует требуемым плоскостям
элементов раскосной решетки 3. Элементы
раскосной решетки 3, выполненные из
одиночных уголков, торцами приваривают к
полкам поясных уголков соответственно

29.

верхнего 1 и нижнего 2 поясов. Образуется
бесфасоночная пространственная трехгранная
ферма полной заводской готовности. Эта
ферма удобна при транспортировке: ее
габариты и устройство позволяют перевозить
одновременно несколько ферм за счет их
укладки "елочкой" в транспортное средство.
На монтажной площадке к верхним поясам
пространственной фермы без прогонов
устанавливается и крепится профнастил 4 и
образуется трехгранный блок покрытия. Он
устанавливается в проектное положение.
Следующий блок покрытия устанавливается
так, что между ними образуется свободное
пространство, не заполненное стержневыми
элементами: достаточно перекрыть его лишь
профнастилом 4, который одновременно
совмещает несущие и ограждающие функции.
Это позволяет сократить количество элементов
в покрытии из трехгранных ферм, снизить
металлоемкость, трудоемкость и стоимость.
Конвейерная сборка и блочный монтаж
дополнительно упрощают процесс
изготовления и монтажа, делают его
технологичным и менее трудоемким.
Покрытие из трехгранных ферм работает как
пространственная стержневая система с
неразрезными поясами и примыкающими

30.

раскосами. Верхний пояс 1 работает как сжатоизогнутый стержень. Максимальное значение
изгибающего момента и радиуса инерции
соответствует вертикальной плоскости,
поэтому вертикальной ориентацией стенки
швеллера достигается максимальное значение
момента сопротивления и радиус инерции,
которые определяют прочность при сжатии с
изгибом, т.е. достигается максимальная
несущая способность сжато-изогнутого
пятигранного сечения, и оно работает с
максимальной эффективностью. Нижний пояс
2 работает как растянутый стержень;
примыкающие раскосы работают в условиях
растяжения или сжатия. Профнастил работает
на изгиб как однопролетная или
многопролетная гофрированная пластина.
Покрытие из трехгранных ферм отличается
повышенной пространственной жесткостью
как на стадии монтажа, так и в условиях
эксплуатации и является индустриальной и
технологичной конструктивной формой.
Источники информации
1. Беленя Е.И. и др. Металлические
конструкции. Специальный курс. - М.: 1982, с.
57...60.
2. Авт. св. СССР 1544921, М.кл. Е 04 С 3/04.
3. Свид. на полез модель 8716, МПК Е 04 С

31.

3/04.
Формула изобретения
Покрытие из трехгранных ферм,
объединенных профнастилом, каждая из
которых включает верхние коробчатые пояса
пентагонального сечения, из жестко
соединенных между собой швеллеров и
уголков, нижний пояс, содержащий уголок,
направленный обушком вверх, и раскосную
решетку, прикрепленную к полкам поясных
уголков, отличающееся тем, что нижний пояс
снабжен швеллером, жестко соединенным с
уголком и образующим с ним пентагональное
сечение, при этом стенки швеллеров верхних и
нижнего поясов размещены ортогонально.

32.

УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ упргоплатической фермы сбороно- разбороного
надвижного , однопутного , автомобильного армейского моста БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ 2228415 и др
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 228 415
(13)
C2
(51) МПК
E04C 3/17 (2000.01)
E04B 1/19 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
не действует (последнее изменение статуса:
Статус:
02.07.2021)
Пошлина: Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 99123410/03, 04.11.1999
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.11.1999
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2001 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.05.2004 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕНДЖИЕВСКИЙ Л.В. и др. Трехгранная блок-ферма ТБФ
// Информ. листок №49-97 / ЦНТИ - Красноярск, 1997. SU 1742435 A1, 23.06.1992. SU 1310488 A1, 15.05.1987. SU
1281651 A1, 07.01.1987. RU 2117117 C1, 10.08.1998. RU 2136822 C1, 10.09.1999. RU 2102566 C1, 20.01.1998. US 4389
28.06.1983. FR 2551789 A, 15.03.1985.
Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, КрасГАСА
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих”
за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. Узловое сопряжение
представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с
приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический
стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом
соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая

33.

пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и
сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов и других
аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую
облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к которой
присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно
ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она снабжена
дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с
подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего пояса, снабженным натяжным
устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода
материалов в отличие от предлагаемой авторами *1+.
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является
трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс П-образного
сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и
прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских асбестоцементных листов. Между
вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку
укладывается утеплитель из полистирольного пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех
слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним
пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного
сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками.
Нижний пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление
для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса *2+.
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей
способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за счет ползучести и
температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и,
как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и
жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями
ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к

34.

металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим
элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет
снижения материалоемкости, создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком,
что в свою очередь ведет к повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции
представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через металлические фасонки 5 к металлическому
элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов 3, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим
элементом соединения раскосов 3 размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения
раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5,
присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий
резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через шайбу 9, винтовую пружину 8,
шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения,
сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие
предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в свою очередь
позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и
жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р //
Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.

35.

Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения
раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения
раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся
тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения
раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.

36.

37.

(21) Регистрационный номер заявки: 0099123410 Извещение опубликовано: 27.10.2006БИ:
30/2006
СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ШПРЕНГЕЛЬНОГО БЛОКА ПОКРЫТИЯ 2208103
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 20
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/10 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 13.08.2022)
Пошлина: Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 2002121993/03, 12.08.2002
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
12.08.2002
(45) Опубликовано: 10.07.2003 Бюл. № 19
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БЕЛЕНЯ Е.И.
Предварительно напряженные несущие металлические
конструкции. - М.: Стройиздат, 1975, с.250-252, (рис.V.21). SU
802479 A, 15.02.1981. SU 910985 A, 09.03.1982. GB 2174430 A,
05.11.1986. US 4353190 A1, 12.10.1982. SU 1308731 A1, 07.05.1987.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС, патентный
(71) Заявитель(и):
Петербургский государственный университет путе
(72) Автор(ы):
Егоров В.В.,
Алексашкин Е.Н.,
Забродин М.П.
(73) Патентообладатель(и):
Петербургский государственный университет путе

38.

отдел
(54) СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ШПРЕНГЕЛЬНОГО БЛОКА ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано при
изготовлении предварительно напряженных шпренгельных блоков покрытия, применяемых в
качестве несущих конструкций покрытий зданий и сооружений и т. п. Технический результат снижение трудоемкости монтажа предварительно напряженных шпренгельных блоков
покрытия. Способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия
включает крепление к концам элемента жесткости приопорных хомутов, объединенных
затяжкой, и установку диафрагм шпренгеля. Приопорные хомуты пропускают в петли на
концах затяжки. Затем направляющие на концах диафрагм шпренгеля упирают в
сегментообразные торцы стопоров затяжки. Ригели диафрагм шпренгеля заводят в
криволинейные направляющие элемента жесткости и объединяют их временной затяжкой,
снабженной натяжным устройством, с помощью которого смещают ригели диафрагм
шпренгеля навстречу друг другу до касания с упорами криволинейных направляющих. После
этого устанавливают фиксаторы и демонтируют временную
затяжку. 8 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям и может
быть использовано при изготовлении предварительно
напряженных шпренгельных блоков покрытия, применяемых в
качестве несущих конструкций покрытий зданий и сооружений и
т. п.
Известен способ предварительного напряжения шпренгельных
балок, преимущественно большепролетных покрытий,
включающий установку рычагов, присоединение к их средним
частям концов затяжки и направляющей со стяжными
приспособлениями, к которым прикрепляют одни концы рычагов,
подвижно соединенные с направляющей, при этом рычаги
выполняют спаренными и соединяют другими концами с
предварительно напрягаемой балкой жесткости, а направляющую
и концы затяжки размещают между ними, причем концы затяжки
жестко закрепляют к рычагам *1+.
Недостатком известного технического решения является
сложность и трудоемкость его осуществления, связанная с
необходимостью монтажа мощных рычагов, направляющих,
стяжных приспособлений, а также осуществления прикреплений в

39.

местах опирания рычагов на балку жесткости и жесткого
закрепления затяжки к рычагам. Кроме того, известное
техническое решение предусматривает объединение затяжки при
помощи вставки, помещаемой между спаренными рычагами, что
также увеличивает трудоемкость процесса предварительного
напряжения.
Также известен способ монтажа предварительно напряженной
несущей конструкции, включающий монтаж элемента жесткости,
прикрепление к его торцам гибкой затяжки, установку средней
стойки шпренгеля, после чего производится первый этап
натяжения затяжки домкратами двойного действия,
закрепленными на концах гибкой затяжки, а второй этап
предварительного натяжения производится посредством
удлинения средней стойки шпренгеля, смонтированной на ней
винтовой муфтой *2+ (принято за прототип).
Недостатком такого технического решения является
повышенная трудоемкость, обусловленная необходимостью
присоединения к гибкой затяжке и средней стойке шпренгеля
натяжных устройств (домкратов и стяжной муфты), а также
невозможностью демонтажа стяжной муфты, что, в конечном
счете, повышает трудоемкость монтажа конструкции в целом.
Задачей настоящего изобретения является снижение
трудоемкости монтажа предварительно напряженных
шпренгельных блоков покрытия.
Технический результат достигается тем, что в способе монтажа
предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия,
включающем крепление к концам элемента жесткости
приопорных хомутов, объединенных затяжкой, и установку
диафрагм шпренгеля, приопорные хомуты пропускают в петли на
концах затяжки, затем направляющие на концах диафрагм
шпренгеля упирают в сегментообразные торцы стопоров затяжки,
а ригели диафрагм шпренгеля заводят в криволинейные
направляющие элемента жесткости и объединяют их временной
затяжкой, снабженной натяжным устройством, с помощью
которого смещают ригели диафрагм шпренгеля навстречу друг
другу до касания с упорами криволинейных направляющих, после
чего устанавливают фиксаторы и демонтируют временную
затяжку.
Предлагаемое техническое решение описывается следующими
графическими материалами:

40.

- на фиг. 1 приводится общий вид предварительно напряженного
шпренгельнго блока (вид по 1-1 на фиг. 2) после монтажа;
- на фиг. 2 - план шпренгельного блока по фиг. 1;
- на фиг. 3 - поперечный разрез по 2-2 на фиг. 2;
- на фиг. 4 - узел А на фиг. 1;
- на фиг. 5 - общий вид предварительно напряженного
шпренгельного блока на стадии монтажа;
- на фиг. 6 - узел Б на фиг. 5;
- на фиг. 7 - узел В на фиг. 5;
- на фиг. 8 - вид по 3 - 3 на фиг. 7.
Предлагаемый способ монтажа предварительно напряженного
шпренгельного блока покрытия заключается в прикреплении к
концам элемента жесткости 1 приопорных хомутов 2,
объединенных затяжкой усиления 3, и установке диафрагм 4
шпренгеля, для чего приопорные хомуты 2 пропускают в петли 5
на концах затяжки усиления 3 и крепят их к концам элемента
жесткости 1 (например, с помощью резьбовых концевиков с
гайками), затем направляющие 6 диафрагм 4 шпренгеля упирают
в сегментообразные торцы стопоров 7 затяжки усиления 3, а
ригели 8 диафрагм 4 шпренгеля, снабженные прорезями на
концах, заводят в криволинейные направляющие 9 элемента
жесткости 1 и объединяют их временной затяжкой 10 с натяжным
устройством 11 (например, стяжной муфтой), при помощи
которого затем смещают ригели 8 диафрагм 4 шпренгеля
навстречу друг другу до касания с упорами 12 криволинейных
направляющих 9, в результате чего диафрагмы 4 шпренгеля
поворачиваются относительно точек упора направляющих 6
диафрагм 4 шпренгеля в стопоры 7 затяжки 3, после чего в
отверстия 13 криволинейных направляющих 9 устанавливают
фиксаторы 14 и демонтируют временную затяжку 10.
На концах затяжки 3 устроены петли 5 и стопоры 7, например, в
виде спрессованных шайб.
Закрепление временной затяжки 10 к ригелям 8 диафрагм 4
шпренгеля осуществляется, например, с использованием
торцевых анкеров.
При стягивании натяжным устройством 11 временной затяжки
10 она укорачивается, что приводит к перемещению ригелей 8
диафрагм 4 шпренгеля навстречу друг другу (в направлении к
середине пролета), при этом ригели 8 перемещаются в
направляющих 9 (например, листового типа) вплоть до касания с

41.

упорами 12.
При перемещении диафрагм 4 шпренгеля из начального
наклонного положения в проектное расстояние между осями
элемента жесткости 1 и затяжки 3 увеличивается, что приводит к
появлению в затяжке 3 и приопорных хомутах 2 растягивающих
усилий предварительного напряжения.
Стопоры 7 с сегментообразными торцами, смонтированные на
затяжке 3, предотвращают смещение направляющих 6 диафрагм
4 шпренгеля и соответственно нижних концов диафрагм 4
шпренгеля, фиксируя их положение в процессе напряжения
временной затяжки 10 натяжным устройством 11. При этом на
стопоры 7 воздействуют усилия, возникающие из-за разности
горизонтальных составляющих усилий в затяжке 3 и приопорных
хомутах 2.
Торцы стопоров 7 затяжки 3, контактирующие с
направляющими диафрагм 4 шпренгеля, выполнены
сегментообразными, что позволяет обеспечить поворот диафрагм
4 шпренгеля относительно их точек упора в стопоры 7 затяжки 3 и
уменьшить необходимые усилия для перемещения ригелей 8
диафрагм 4 шпренгеля навстречу друг другу, что, как следствие,
приводит к снижению трудоемкости монтажа.
Криволинейные направляющие 9 выполнены по кривым, радиус
кривизны которых равен расстоянию от направляющей 6
диафрагмы 4 шпренгеля в месте пропуска затяжки 3 до прорезей
ригеля 8 диафрагмы 4 шпренгеля, что позволяет уменьшить
дополнительные усилия при перемещении ригеля 8 диафрагмы 4
шпренгеля (повороте диафрагм 4 шпренгеля) по направляющим 9
элемента жесткости 1, и, как следствие, снизить трудоемкость
монтажа в целом.
При натяжении временной затяжки 10 натяжным устройством
11 диафрагмы 4 шпренгеля поворачиваются и соответственно
угол α между продольной осью диафрагмы 4 и осью временной
затяжки 10 увеличивается, следовательно, усилия во временной
затяжке 10 и натяжном устройстве 11, необходимые для
перемещения ригелей 8 диафрагмы 4 шпренгеля и равные
Fз=Fд•cosα (где Fз - усилие натяжения во временной затяжке 10,
Fд - реакция направляющих 9), уменьшаются, что приводит к
снижению трудоемкости процесса предварительного напряжения
временной затяжки 10 натяжным устройством 11 и, как
следствие, к снижению трудоемкости монтажа всего

42.

шпренгельного блока покрытия в целом.
Кроме того, отпадает необходимость в стационарном натяжном
устройстве (стяжной муфте и т. п.), которое остается на
установленном предварительно напряженном шпренгельном
блоке покрытия и в дальнейшем не используется.
Демонтируемые временная затяжка 10 и натяжное устройство
11 являются инвентарными элементами многократного
применения.
Использование предлагаемого изобретения позволит снизить
трудоемкость монтажа предварительно напряженных
шпренгельных блоков покрытия на 10... 15%.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Авторское свидетельство СССР 802479, Е 04 G 21/12; В 1/22.
Исаев П.М. и др. Натяжное устройство преимущественно для
предварительного напряжения шпренгельных балок
большепролетных покрытий. - Бюл. 5. - 1981.
2. Беленя Е.И. Предварительно напряженные несущие
металлические конструкции. -М.: Стройиздат, 1975. - с. 250...252
(рис. V.21).
Формула изобретения
Способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного
блока покрытия, включающий крепление к концам элемента
жесткости приопорных хомутов, объединенных затяжкой, и
установку диафрагм шпренгеля, отличающийся тем, что
приопорные хомуты пропускают в петли на концах затяжки, затем
направляющие на концах диафрагм шпренгеля упирают в
сегментообразные торцы стопоров затяжки, а ригели диафрагм
шпренгеля заводят в криволинейные направляющие элемента
жесткости и объединяют их временной затяжкой, снабженной
натяжным устройством, с помощью которого смещают ригели
диафрагм шпренгеля навстречу друг другу до касания с упорами
криволинейных направляющих, после чего устанавливают
фиксаторы и демонтируют временную затяжку.

43.

44.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 18
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/10 (2000.01)

45.

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 17.07.2021)
Пошлина: учтена за 4 год с 17.07.2004 по 16.07.2005. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 2001119753/03, 16.07.2001
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
16.07.2001
(45) Опубликовано: 10.09.2002 Бюл. № 25
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БЕЛЕНЯ
Е.И. и др. Металлические конструкции, -М.1982, с.95, рис.6.14
ж. КИРСАНОВ Н.М. Висячие покрытия производственных
зданий. - М., 1990, с.8, рис.1.1. SU 910985 А, 09.03.1982. GB
2174430 А, 05.11.1986. US 4353190 А1, 12.10.1982. SU 1308731 А1,
07.05.1987.
(71) Заявитель(и):
Петербургский государственный университет пу
сообщения
(72) Автор(ы):
Егоров В.В.,
Алексашкин Е.Н.,
Забродин М.П.
(73) Патентообладатель(и):
Петербургский государственный университет пу
сообщения
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС,
патентный отдел
(54) СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ШПРЕНГЕЛЬНОЙ РАМЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к способу монтажа
предварительно напряженной шпренгельной рамы, и может быть использовано при
возведении
несущих
каркасов
зданий
и
сооружений,
жестких
поперечин
электрифицированных железных дорог и т.п. Технический результат - упрощение монтажа
предварительно напряженных шпренгельных рам и, как следствие, снижение его
трудоемкости. Для этого в способе монтажа предварительно напряженной шпренгельной
рамы, включающем объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным
ригелем шпренгельного типа, к балке-распорке ригеля прикрепляют стойки с вилкообразными
наконечниками, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры, затем балку-распорку
ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, спрессованные на
затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры, и опускают ригель, монтируют торцевые
башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель перестроповывают и
устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков
ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла наклона скошенных поверхностей
торцевых башмаков и оголовков колонн при их совмещении равен отношению
горизонтальных и вертикальных зазоров между ригелем и колоннами. 1 з.п.ф -лы, 9 ил.

46.

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно
к способу монтажа предварительно напряженной шпренгельной
рамы, и может быть использовано при возведении несущих
каркасов зданий и сооружений, жестких поперечин
электрифицированных железных дорог и т.п.
Известен способ монтажа рамы, заключающийся в
предварительном монтаже колонн, ригеля и якорей (анкеров,
погруженных в землю, например, гравитационного типа, бутовых, бетонных и т.п., - свайных и др.), к которым
присоединяются гибкие ванты, объединяемые с ригелем
подвесками, после чего производится предварительное
напряжение вантовой системы натяжными устройствами
(например, стяжными муфтами и т.п.) [1].
Недостатком такого решения является его сложность,
обусловленная, в частности, изготовлением и установкой на
вантах специальных натяжных устройств и проведением
дополнительных операций, связанных с натяжением вант и
регулированием усилий в вантовой системе.
Также известен способ монтажа рамы с предварительно
напряженным ригелем, заключающийся: в предварительном
монтаже колонн и элемента жесткости ригеля рамы;
присоединении к нему стоек шпренгеля, снабженных на концах
направляющими для пропуска гибких затяжек с закреплением их

47.

на торцах элемента жесткости; закреплении на гибкой затяжке
натяжных устройств; создание с их помощью в затяжке усилий
предварительного напряжения и их регулирования [2] (принято за
прототип).
Недостатком такого решения является его сложность, связанная,
в частности, с необходимостью закрепления на гибких затяжках
натяжных устройств [3], проведением операций по
предварительному натяжению гибких затяжек и регулированию
усилий в шпренгельной системе. Создание предварительного
напряжения в затяжках, кроме того, требует дополнительных
трудозатрат на операции по контролю величины их натяжения и
на устройство монтажных подмостей.
Задачей изобретения является упрощение монтажа
предварительно напряженных шпренгельных рам и, как
следствие, снижение его трудоемкости.
Технический результат достигается тем, что в способе монтажа
предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающем
объединение колонн с фундаментами и предварительно
напряженным ригелем, к балке-распорке ригеля, до ее монтажа в
проектное положение, прикрепляют стойки шпренгеля с
вилкообразными наконечниками, а на ее концах устанавливают
вилкообразные упоры, затем балку-распорку ригеля стропуют в
средней ее части и выполняют промежуточный подъем,
спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные
упоры и опускают ригель на временные опоры, монтируют
торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки,
после чего ригель перестроповывают и устанавливают на
колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых
башмаков ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла
наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и
оголовков колонн принимают равным отношению вертикальных и
горизонтальных зазоров между ригелем и колоннами.
Монтаж, включая предварительное напряжение шпренгельной
рамы, производится в два этапа.
Первый этап - сборка и предварительное напряжение
шпренгельного ригеля рамы. К балке-распорке крепят стойки
шпренгеля с вилкообразными наконечниками, а на ее концах
устанавливают вилкообразные упоры. Балку-распорку ригеля
стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный
подъем. Затем к балке-распорке прикрепляют затяжку, вводя ее в
вилкообразные наконечники стоек шпренгеля, а спрессованные на
затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры. Положение
затяжек в вилкообразных упорах фиксируют замыкающими

48.

фиксаторами (например, шпильками, болтами и т.п.). После чего
шпренгельный ригель рамы, включающий балку-распорку, стойки
шпренгеля и затяжку, опускают на временные опоры,
размещенные под концами балки-распорки.
Балка-распорка как элемент шпренгельного ригеля
воспринимает в основном продольные сжимающие усилия и в
связи с этим обладает невысокой изгибной жесткостью. При
строповке в средней части ее длины и промежуточном подъеме
балка-распорка деформируется по двухконсольной схеме, при
этом концы балки-распорки под действием собственной массы
опускаются, а расстояние между вилкообразными упорами
уменьшается, что позволяет завести за них спрессованные шайбы
затяжки. В местах крепления затяжки к вилкообразным упорам
устанавливают замыкающие фиксаторы. После установки ригеля
на временные опоры, размещенные под концами балки-распорки,
и его расстроповки балка-распорка распрямляется и растягивает
гибкую затяжку, создавая в ней усилия предварительного
напряжения.
Второй этап - монтаж шпренгельного ригеля, включая
предварительное напряжение колонн и дополнительное
предварительное напряжение затяжки. На концах балки-распорки
шпренгельного ригеля устанавливают торцевые башмаки и
прикрепляют к ним концевые упоры затяжки. Так как крепление
торцевых башмаков к балке-распорке выполнено с возможностью
их перемещения вдоль оси балки-распорки (болты,
прикрепляющие торцевые башмаки к балке-распорке,
установлены в овальные отверстия), то усилий в затяжке на
участках между спрессованными шайбами и концевыми
стопорами при этом не возникает.
Шпренгельный ригель стропуют с размещением мест захвата
строповочных устройств у его концов и производят подъем. При
установке шпренгельного ригеля на колонны, предварительно
объединенные с фундаментами, совмещают скошенные
поверхности торцевых башмаков и оголовков колонн, при этом
между опорными горизонтальными и вертикальными
поверхностями торцевых башмаков и оголовков колонн остаются
зазоры Δ1 и Δ2 соответственно. После расслабления строповочных
устройств под действием собственной массы (сил гравитации)
преодолеваются силы трения, развивающиеся по контактным
плоскостям скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля
рамы и оголовков колонн, происходит самопроизвольная осадка
шпренгельного ригеля рамы в проектное положение (до полного
касания опорных поверхностей - Δ1=0, Δ2=0), а торцевые башмаки

49.

перемещаются вдоль скошенных поверхностей оголовков колонн.
При этом на концевых участках затяжки (на участках между
спрессованными шайбами и концевыми стопорами) возникают
дополнительные растягивающие усилия, горизонтальные
составляющие которых направлены перпендикулярно
продольным осям колонн к центру рамы. Это вызывает в сечениях
колонн усилия предварительного напряжения (начальные
изгибающие моменты). Таким образом, на втором этапе
производится предварительное напряжение колонн и
дополнительное напряжение затяжки ригеля (за счет
донапряжения ее концевых участков).
Изобретение описывается следующими графическими
материалами:
- на фиг.1 приводится общий вид предварительно напряженной
шпренгельной рамы;
- на фиг.2 - узел "А" на фиг.1;
- на фиг.3 - вид по 1-1 на фиг.2;
- на фиг.4 - узел "Б" на фиг.1;
- на фиг.5 - вид по 2-2 на фиг.2;
- на фиг.6 - вид по 3-3 на фиг.2;
- на фиг.7 - вид по 4-4 на фиг.4;
- на фиг.8 - схема строповки балки-распорки на 1-м этапе
монтажа;
- на фиг.9 - схема строповки шпренгельного ригеля на 2-м этапе
монтажа.
Предлагаемый способ монтажа заключается в следующем.
Колонны 1 шпренгельной рамы объединяются с фундаментами 2
и с предварительно напряженным шпренгельным ригелем 3.
На 1-м этапе монтажа к балке-распорке 4 шпренгельного ригеля
3 крепят стойки шпренгеля 5 с вилкообразными наконечниками 6,
а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры 7. Балкураспорку 4 шпренгельного ригеля 3 стропуют в средней ее части
и выполняют промежуточный подъем. Затем к балке-распорке 4
прикрепляют затяжку 8, вводя ее в вилкообразные наконечники 6
стоек шпренгеля 5, а спрессованные на затяжке 8 шайбы 9 заводят
за вилкообразные упоры 7. Положение затяжки 8 на концах
фиксируют замыкающими фиксаторами 10. После чего
шпренгельный ригель 3, включающий балку-распорку 4, стойки
шпренгеля 5 и затяжку 8, опускают на временные опоры 11,
размещенные под концами балки-распорки 4.
На 2-м этапе монтажа на концах балки-распорки 4
шпренгельного ригеля 3 с помощью болтов 12 устанавливают
торцевые башмаки 13 со скошенными поверхностями 14.

50.

Концевые стопоры 15 затяжки 8 крепят к торцевым башмакам 13.
Вследствие того что болты 12 проходят через овальные отверстия,
расположенные в торцевых башмаках 13, то возможно взаимное
смещение торцевых башмаков 13 относительно балки-распорки 4
вдоль ее продольной оси. При этом в затяжке 8 на участках между
спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15 усилий не
возникает.
Шпренгельный ригель 3 перестроповывают с размещением мест
захвата строповочных устройств у его концов и производят его
подъем.
При установке шпренгельного ригеля 3 на колонны 1
совмещают скошенные поверхности 14 торцевых башмаков 13 и
оголовков 16 колонн 1, при этом между опорными
горизонтальными и вертикальными поверхностями торцевых
башмаков 13 и оголовков 16 остаются зазоры Δ1 и
Δ2 соответственно.
После расслабления строповочных устройств под действием
собственной массы (сил гравитации) происходит
самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 рамы в
проектное положение до полного касания опорных поверхностей
(Δ1=0, Δ2= 0), а торцевые башмаки 13 перемещаются вдоль
скошенных поверхностей 14. При этом тангенс угла наклона
скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 и оголовков
16 колонн 1 принимают равным отношению вертикальных (Δ1) и
горизонтальных (Δ2) зазоров между шпренгельным ригелем 3 и
колоннами 1.
Силы гравитации преодолевают силы трения, развивающиеся по
контактным участкам скошенных поверхностей 14 торцевых
башмаков 13 шпренгельного ригеля 3 и оголовков 16 колонн 1.
При этом на концевых участках затяжек 8 (на участках между
спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15)
возникают дополнительные растягивающие усилия, которые
создают в местах контакта скошенных поверхностей 14 торцевых
башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1 горизонтальные
составляющие усилий, направленные к центру рамы
перпендикулярно продольным осям колонн 1. Это вызывает в
сечениях колонн 1 усилия предварительного напряжения начальные изгибающие моменты, а на концевых участках затяжки
8 - дополнительные растягивающие усилия предварительного
напряжения.
Балка-распорка 4 как элемент шпренгельного ригеля 3 обладает
невысокой изгибной жесткостью. При ее строповке в средней
части и промежуточном подъеме балка-распорка 4 работает по

51.

двухконсольной схеме, при которой ее концы под действием
собственной массы провисают, а расстояния между
вилкообразными упорами 7 уменьшаются, что позволяет завести
за них спрессованные на затяжке 8 шайбы 9. Строповка балкираспорки 4 в средней ее части и промежуточный подъем по
двухконсольной схеме увеличивает (в сравнении с другими
схемами строповки) перемещения ее концов.
После установки шпренгельного ригеля 3 на временные опоры
11, размещенные под концами балки-распорки 4, и его
расстроповки балка-распорка 4 распрямляется и растягивает
гибкую затяжку 8, создавая в ней усилия предварительного
напряжения. Шпренгельный ригель 3 становится предварительно
напряженным элементом. При этом для натяжения затяжки 8 не
требуются специальные силовые устройства (например,
домкраты, грузы, натяжные устройства - стяжные муфты и т. п. ),
так как деформирование балки-распорки 4 осуществляется за счет
силы тяжести, возникающей от ее собственной массы. Причем
отпадает необходимость в контрольно-измерительной аппаратуре
(например, динамометрах, тензометрах и т.п.), так как расчетные
усилия предварительного напряжения в затяжке 8 определяются
ее длиной на участке между спрессованными шайбами 10.
Процесс сборки шпренгельного ригеля 3 совмещается с
процессом его предварительного напряжения. Это приводит к
упрощению его сборки и, как следствие, к снижению
трудоемкости монтажа шпренгельной рамы в целом.
При установке шпренгельного ригеля 3 на оголовки 16 колонн 1
происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 в
проектное положение до полного касания опорных поверхностей
(Δ1= 0, Δ2=0). При этом на концевых участках затяжки 8 (на
участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми
стопорами 15) возникают дополнительные растягивающие усилия,
под действием которых происходит изгиб колонн 1 вовнутрь
рамы. Таким образом, на втором этапе монтажа шпренгельной
рамы создается предварительное напряжение колонн 1 и
дополнительное напряжение затяжки 8. При этом процесс
установки шпренгельного ригеля 3 в проектное положение
совмещается с процедурой предварительного напряжения колонн
1, что приводит к упрощению их предварительного напряжения и,
как следствие, к снижению трудоемкости монтажа шпренгельной
рамы в целом.
Назначение тангенса угла наклона скошенных поверхностей 14
торцевых башмаков 15 и оголовков 16 равным отношению

52.

вертикальных зазоров - Δ1 к горизонтальным зазорам - Δ2 (
)
обеспечивает одновременное и полное касание опорных
поверхностей шпренгельного ригеля 3 и колонн 1 в проектном
положении (Δ1=0, Δ2=0).
Использование изобретения позволяет упростить монтаж рамы
за счет совмещения процессов сборки шпренгельного ригеля и его
установки в проектное положение с предварительным
напряжением шпренгельного ригеля и колонн рамы. При этом не
требуется применение дополнительных силовых устройств для
натяжения затяжки и изгиба колонн, не требуется контроль за
величиной усилий предварительного напряжения в затяжке и
величинами смещения колонн, в связи с чем отпадает
необходимость в специальной измерительной аппаратуре. В
целом это приводит к снижению трудоемкости монтажа до 1218%.
Источники информации
1. Кирсанов Н.М. Висячие покрытия производственных зданий. М.: Стройиздат, 1990. - 128 с. - (Наука - строительному
производству). Рис. 1.1 на с. 8.
2. Металлические конструкции: Спец. курс. учеб. пособие для
вузов /Е.И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий и др.; Под общ. ред. Е.И.
Беленя. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 472с.
Рис. 6.14, ж на с.95.
3. Руководство по применению стальных канатов и анкерных
устройств в конструкциях зданий и сооружений. - М.: Стройиздат,
1978. - 94с.
Формула изобретения
1. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной
рамы, включающий объединение колонн с фундаментами и
предварительно напряженным ригелем шпренгельного типа,
отличающийся тем, что на концах балки-распорки ригеля со
стойками шпренгеля, имеющими вилкообразные наконечники,
устанавливают вилкообразные упоры, балку-распорку ригеля
стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный
подъем, затем спрессованные шайбы затяжки заводят за
вилкообразные упоры, и опускают ригель на временные опоры,
монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры
затяжки, после чего ригель перестроповывают и устанавливают
на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых
башмаков ригеля и оголовков колонн.
2. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной
рамы по п. 1, отличающийся тем, что тангенс угла наклона

53.

скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн
принимают равным отношению вертикальных и горизонтальных
зазоров между ригелем и колоннами.

54.

55.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 17
(13)
C1
(51) МПК
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
E01D 22/00 (2000.01)
E01D 19/00 (2000.01)
E04C 3/10 (2000.01)

56.

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: учтена за 4 год с 22.02.2003 по 21.02.2004. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 2000104023/03, 21.02.2000
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
21.02.2000
(45) Опубликовано: 20.08.2001 Бюл. № 23
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1261998
A, 07.10.1986. RU 2117120 C1, 10.08.1998. SU 1090786 A,
07.05.1984. SU 1070248 A, 30.01.1984. SU 1744172 A1, 30.06.1992.
SU 1799944 A1, 07.03.1993. SU 1090784 A, 07.05.1984. DE 1258441
(71) Заявитель(и):
Воронежская государственная архитектурно-стр
академия
(72) Автор(ы):
Накашидзе Б.В.
(73) Патентообладатель(и):
Воронежская государственная архитектурно-стр
академия
A, 11.01.1968. GB 1241681 A, 04.08.1971. US 4718209 A,
12.01.1988. WO 93/22521 A, 11.11.1993. ГЛИНКА Н.Н.,
ПОСПЕЛОВ Н.Д. Клееные пролетные строения мостов. - М.:
Транспорт, 1964, с.52-53. КУЛИШ В.И. Клееные деревянные
мосты с железобетонной плитой. - М.: Транспорт, 1979, с.43-50,
рис.III.2.
Адрес для переписки:
394006, г.Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ВГАСА, патентноинформационный отдел
(54) БАЛКА
(57) Реферат:
Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано для усиления
балочных конструкций промышленных и гражданских зданий, действующих мостовых
конструкций, а также в строительных предварительно напряженных конструкциях из
разнородных материалов. Конструкция содержит усиленную продольными арматурными
стержнями по нижней грани деревянную стенку и верхнюю железобетонную плиту,
объединенную со стенкой с помощью сдвиговоспринимающих устройств в виде наклонных
тяг, установленных под острым углом в направлении торцов балки. Новым является то, что
продольные арматурные стержни снабжены на своих концевых участках устройствами
компенсации реактивных сил в виде контактирующих с анкерами поперечных упоров,
подпружиненных цилиндрических гильз, шарнирно соединенных посредством боковых
накладок с наклонными тягами, угол наклона которых увеличивается по мере удаления тяг от
соответствующего торца к середине балки, при этом противоположные концы наклонных тяг
также соединены через боковые накладки с продольными ребровыми выступами
железобетонной плиты с возможностью вращения, причем выступы выполнены высотой не
менее 1/3 высоты стенки из дерева. Технический результат, достигаемый изобретением,
состоит в создании и сохранении длительного эффекта преднапряжения, а также
дополнительного разгружающего момента в балочной конструкции, варьировании
жесткостью сдвиговых связей с целью снижения деформаций между между железобетонной
плитой и дощатоклееной стенкой, повышения степени поперечного обжатия для уменьшения
скалывающих
напряжений.
10
ил.

57.

Изобретение относится к области мостостроения и может быть
использовано для усиления балочных конструкций
промышленных и гражданских зданий, действующих мостовых
конструкций, а также в строительных предварительно
напряженных конструкциях из разнородных материалов.
Известны конструктивные решения по усилению пролетных
мостовых балок из железобетона [1] . Однако такие технические
решения не позволяют сохранить длительно заданный эффект
предварительного напряжения, а конструкции балок не обладают
демпфирующими свойствами.
Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков
является балка деревожелезобетонного пролетного строения,
преимущественно моста, включающая стенку из дерева,
усиленную продольными арматурными стержнями по нижней
грани, и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со
стенкой посредством сдвиговоспринимающих устройств,
выполненных в виде наклонных тяг, установленных под острым
углом в направлении торцов балки [2].
В известном техническом решении продольные арматурные
стержни и наклонные тяги позволяют создать эффект
предварительного напряжения, а выполнение стенки из клееной
древесины способствует образованию демпфирующих свойств в
конструкции балок при действии подвижной нагрузки.
Однако использование такого технического решения не
позволяет сохранить требуемый длительный эффект
предварительного напряжения по причине ползучести древесины
и релаксации армирующего материала, не представляется
возможным создание дополнительного разгружающего
изгибающего момента, противодействующего моменту от
внешней нагрузки, а также усложняется конструктивное решение
снижения сдвиговых деформаций между железобетонной плитой

58.

и дощатоклееной деревянной стенкой.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является
создание и сохранение длительного эффекта преднапряжения, а
также дополнительного разгружающего момента в балочной
конструкции, варьирование жесткостью сдвиговых связей с целью
снижения деформаций между железобетонной плитой и
дощатоклееной деревянной стенкой, повышение степени
поперечного обжатия для уменьшения скалывающих напряжений.
Технический результат достигается за счет взаимосвязи
напрягаемых арматурных стержней с устройствами компенсации
реактивных сил, а благодаря наклонным тягам, угол наклона
которых увеличивается по мере удаления от соответствующего
торца к середине балки, появляется возможность варьирования
деформациями между железобетонной плитой и клееной
деревянной стенкой. Выполнение в железобетонной плите в
плоскости сдвига прерывистых продольных ребровых выступов
высотой не менее 1/3 высоты стенки из дерева обеспечивает
образование дополнительного разгружающего момента в
составной деревожелезобетонной балке, а также способствует
снижению деформаций сдвига и отрыва в плоскости сопряжения
плиты и стенки.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что
балка, преимущественно моста, включающая стенку из дерева,
усиленную продольными арматурными стержнями по нижней
грани, и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со
стенкой посредством сдвиговоспринимающих устройств,
выполненных в виде наклонных тяг, установленных относительно
продольных арматурных стержней под острым углом в
направлении торцов балки, отличается от прототипа тем, что
расположенные под нижней гранью стенки продольные
арматурные стержни снабжены установленными на своих
концевых участках устройствами компенсации реактивных сил в
виде контактирующих с анкерами продольных арматурных
стержней поперечных упоров, подпружиненных относительно
размещенных под нижней гранью стенки и охватывающих
концевые участки упомянутых стержней цилиндрических гильз,
шарнирно соединенных посредством боковых накладок, попарно
установленных с противоположных сторон стенки, с наклонными
тягами, угол наклона которых увеличивается по мере удаления
тяг от соответствующего торца к середине балки, при этом
противоположными своими концами наклонные тяги также через
боковые накладки связаны с возможностью вращения с
прерывистыми продольными ребровыми выступами верхней

59.

железобетонной плиты, выполненными высотой не менее 1/3
высоты стенки из дерева.
Выполнение конструктивной системы путем взаимосвязи
напрягаемых арматурных стержней и устройств компенсации
реактивных сил позволяет создавать и длительно сохранять
эффект предварительного напряжения, а также повысить степень
обжатия всей комбинированно-армированной балки как в
продольном, так и в поперечном направлении; при этом
наклонные тяги, связанные шарнирно с прерывистыми
продольными ребровыми выступами железобетонной плиты и
продольными арматурными стержнями, создают не только эффект
обратного выгиба, противоположного прогибу от внешней
нагрузки, но и дополнительный разгружающий момент от
внутренних сил обжатия. Выполнение в плоскости сопряжения
железобетонной плиты и деревянной дощатоклееной стенки
прерывистых ребровых выступов позволяет значительно
увеличить жесткость и прочность сдвиговых связей и тем самым
повысить несущую способность всей балки. Благодаря устройству
компенсации реактивных сил, шарнирно связанному с
наклонными тягами и продольными арматурными стержнями,
обеспечивается надежный контроль и сохранение начально
созданных напряжений в напрягаемой конструктивной системе и
тем самым длительно обеспечивается эффект преднапряжения в
балке.
На фиг. 1 изображена балка пролетного строения, общий вид; на
фиг. 2 - разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез 2-2 на фиг. 1; на
фиг. 4 изображен фрагмент А на фиг. 1, крепление продольных
арматурных стержней с наклонными сдвиговоспринимающими
устройствами посредством компенсатора реактивных сил; на фиг.
5 изображен фрагмент Б на фиг. 1, крепление наклонных
сдвиговоспринимающих устройств с продольным ребровым
выступом железобетонной плиты; на фиг. 6 - разрез 3-3 на фиг. 4;
на фиг. 7 - фрагмент выполнения на концевых участках
деревянной стенки ниш для ребровых выступов железобетонной
плиты; на фиг. 8 - общий вид балки пролетом более 9 м с
концевыми и промежуточными сдвиговоспринимающими
устройствами; на фиг. 9 фрагмент выполнения в деревянной
стенке промежуточной ниши для ребровых выступов
железобетонной плиты; на фиг. 10 - фрагмент создания
дополнительного внутреннего момента, образующегося в
плоскости сдвига ребровых выступов плиты и стенки.
Балка содержит деревянную дощатоклееную стенку 1,
усиленную по нижней грани продольной арматурой 2, а по

60.

верхней - железобетонной плитой 3. Периферийные элементы
усиления 2 и 3 объединены совместно наклонными тягами 4 и
боковыми накладками 5, шарнирно соединенными одним концом
с цилиндрическими гильзами 6, а другим с прерывистыми
продольными ребровыми выступами 7 железобетонной плиты 3.
Цилиндрические гильзы 6, по крайней мере на одном конце
балки, взаимодействуют с устройствами компенсации реактивных
сил, например, в виде пружин 8, ориентированных вдоль
цилиндрической гильзы 6 и концевого участка продольной
арматуры 2. Пружины 8 закреплены одним концом к упорному
столику 9, установленному на боковой грани цилиндрической
гильзы 6, а другим концом к поперечному П - образному упору
10, сквозь который пропущен концевой участок продольной
арматуры 2, закрепленный при помощи концевого анкера 11.
Наклонные тяги 4, имеющие на концах анкера 11, крепятся
шарнирно с боковыми накладками 5 при помощи упорных
столиков 9.
Сборку балки производят следующим образом. Первоначально в
клееной дощатой деревянной стенке 1 выполняют ниши 12 на
концевых участках (фиг. 7) на глубину не менее 1/3 высоты
стенки 1, а для перекрываемых пролетов от 9 до 15 м выполняют
дополнительно еще промежуточные ниши 13 (фиг. 8, 9) на
глубину не менее 1/3 высоты стенки, а для пролетов от 15 до 18 м
вновь дополнительно выполняются промежуточные ниши 13
соответственно на глубину не менее 1/3 высоты стенки 1. Шаг
между нишами 12, 13 начиная от концов стенки 1 к ее серединной
части принимается равным 1/4 - 1/7 перекрываемого пролета.
Затем осуществляется омоноличивание верхней грани стенки 1
железобетоном таким образом, чтобы в образовавшихся
продольных ребровых выступах плиты 3 выполнялось сквозное
отверстие 14 для шарнирного крепления боковых накладок 5. С
набором требуемой прочности бетона осуществляется установка
напрягаемой системы в виде продольных и наклонных
арматурных стержней 2, 4, 5. Установка напрягаемой системы
осуществляется таким образом, чтобы угол наклона концевых тяг
4 и боковых накладок 5 в приопорной части балок был в пределах
30 - 45o относительно продольной оси арматуры 2, а для балок
длиной от 9 до 15 м и для перекрываемых пролетов от 15 до 18 м,
имеющих дополнительные промежуточные наклонные тяги 4 и
боковые накладки 5, угол наклона которых принимается в
пределах 50 - 60o относительно продольной оси арматуры 2.
Перед установкой напрягаемой системы первоначально
осуществляется подготовка продольной арматуры 2 к взаимосвязи

61.

с устройством компенсации реактивных сил и наклонными тягами
4 с накладками 5. Конструктивное решение устройств
компенсации реактивных сил имеет большое разнообразие (см.
Патент РФ N 2109894). Взаимосвязь продольной арматуры 2 и
компенсатора реактивных сил 8 осуществляется следующим
образом. Первоначально, по крайней мере на одном конце
продольной арматуры 2, устанавливается анкер 11, затем к
нижней грани стенки 1 балки на концевых участках
устанавливают цилиндрические гильзы 6, к которым шарнирно
присоединены одним концом боковые накладки 5, попарно
устанавливаемые с противоположных сторон стенки 1. Затем в
сквозные отверстия 14 продольных ребровых выступов 7 плиты 3
вставляют оси 15, на которые крепится шарнирно другая
противоположная пара боковых накладок 5. После установки
боковых накладок 5 в уровне верхней и нижней грани стенки 1
осуществляют их взаимное соединение тягами 4, которые
выполнены с концевыми анкерами 11. Продольный арматурный
стержень 2 свободным (без анкера 11) концом протягивают сквозь
цилиндрические гильзы 6 и поперечный упор 10, а затем на
свободный конец надевают анкер 11 и крепят к домкрату
двойного действия (не показан). Для создания дополнительных
реактивных сил обжатия конструкции и их компенсации при
потерях в период ползучести материала основы конструкции и
релаксации напрягаемой арматуры необходимо устанавливать
компенсатор, например, в виде пружины 8 между поперечным
упором 10 и цилиндрической гильзой 6. Таким образом, при
действии домкрата пружина 8 сжимается, а продольная арматура
2 натягивается на требуемую расчетную величину и затем
свободный ее конец анкеруется анкером 11.
Напрягаемая система балки работает следующим образом.
Используемый домкрат работает по принципу двойного действия,
в результате при натяжении продольной арматуры 2 компенсатор
реактивных сил, например, пружины 8 и цилиндрические гильзы
6 сжимаются, а наклонные сдвиговоспринимающие элементы в
виде боковых накладок 5 и тяг 4 растягиваются. В результате
внутреннего перераспределения сил от действия домкрата и
сдвиговоспринимающих элементов с компенсатором реактивных
сил балка выгибается в сторону, противоположную прогибу от
внешней нагрузки и собственного веса. При действии внешней
нагрузки на балку образуется погонное сдвигающее внутреннее
усилие относительно нейтральной оси балки, которое
воспринимается, как правило, связями. Податливость связей
зависит от их жесткости. Выполнение в плоскости сдвига ж/б

62.

плиты 3 и деревянной дощатоклееной стенки 1 дополнительных
связей в виде прерывистых продольных ребровых выступов 7
позволяет значительно повысить несущую способность составной
деревобетонной балки благодаря снижению вероятности
скалывания в плоскости сдвига, так как касательные напряжения
воспринимаются связями. При этом усилия от наклонных
сдвиговоспринимающих элементов 4, 5, передаваемые на оси 15,
способствуют созданию дополнительного внутреннего
разгружающего момента, противоположного по знаку моменту от
внешней нагрузки. Разгружающий дополнительный внутренний
момент образуется следующим образом. При натяжении
наклонных тяг 4 и боковых накладок 5 в условной точке
сквозного отверстия 14 от оси 15 в ребровом выступе плиты 3
происходит внутреннее разложение усилий вдоль оси балки,
поперек и под соответствующим углом вдоль оси
сдвиговоспринимающих элементов 4, 5. Усилие, направленное
вдоль, относительно нейтральной оси балки имеет
эксцентриситет, который и способствует созданию
дополнительного внутреннего момента (фиг. 10).
Изобретение позволяет повысить степень обжатия и эффект
предварительного напряжения в балке благодаря
комбинированному функциональному совмещению напрягаемой
продольной арматуры, наклонных сдвиговоспринимающих
элементов и устройств компенсации реактивных сил. Принятые
углы наклона сдвиговоспринимающих элементов позволяет
варьировать деформациями сдвига и отрыва ж/б плиты от
дощатоклееной деревянной стенки, а выполнение прерывистых
продольных ребровых выступов в плите в плоскости сдвига
способствует созданию дополнительного разгружающего момента
от действия внешней нагрузки на балку, а также позволяет
повысить жесткость связей, воспринимающих сдвиг.
Таким образом, появилась большая надежность и возможность
использования клееной древесины в комбинированных
конструкциях из железобетона, полимербетона и металла, так как
обеспечивается прочность от возможного раскалывания
древесины, являющейся наиболее уязвимым местом в деревянных
конструкциях. Совместная взаимосвязь продольной арматуры,
наклонных сдвиговоспринимающих элементов и компенсатора
потерь реактивных сил позволяет не только создавать в балке
противодействующий внешней нагрузке изгибающий момент,
длительно сохранять эффект предварительного напряжения,
значительно упростить процесс предварительного напряжения
балки, но еще появилась возможность создавать дополнительный

63.

разгружающий момент от действия внешней нагрузки и
гарантировать надежность составной балочной конструкции от
скалывания при действии касательных напряжений.
Изобретение может быть использовано для усиления балочных
конструкций из традиционных материалов при действии как
статической, так и динамической либо пульсирующей нагрузки, а
также при конструировании подкрановых балок и других
изгибаемых конструкций составного сечения с разномодульными
характеристиками составных зон и недостаточной жесткостью
связей, воспринимающих их взаимный сдвиг относительно
продольной оси.
Источники информации
1. RU, Патент РФ 2117120, кл. E 04 С 3/10.
2. SU, авт. св. 1261998, кл. E 01 D 7/02.
Формула изобретения
Балка, включающая стенку из дерева, усиленную продольными
арматурными стержнями по нижней грани и верхнюю
железобетонную плиту, объединенную со стенкой посредством
сдвиговоспринимающих устройств, выполненных в виде
наклонных тяг, установленных относительно продольных
арматурных стержней под острым углом в направлении торцов
балки, отличающаяся тем, что расположенные под нижней гранью
стенки продольные арматурные стержни снабжены
установленными на своих концевых участках устройствами
компенсации реактивных сил в виде контактирующих с анкерами
продольных арматурных стержней поперечных упоров,
подпружиненных относительно размещенных под нижней гранью
стенки и охватывающих концевые участки упомянутых стержней
цилиндрических гильз, шарнирно соединенных посредством
боковых накладок, попарно установленных с противоположных
сторон стенки, с наклонными тягами, угол наклона которых
увеличивается по мере удаления тяг от соответствующего торца к
середине балки, при этом противоположными своими концами
наклонные тяги также через боковые накладки связаны с
возможностью вращения с прерывистыми продольными
ребровыми выступами верхней железобетонной плиты,
выполненными высотой не менее 1/3 высоты стенки из дерева.

64.

65.

66.

67.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ РАСКОСАМИ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
2503783
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
2 503 783
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/11 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 26.12.2021)
Пошлина: учтена за 6 год с 26.06.2017 по 25.06.2018. Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2012126474/03,
25.06.2012
(24) Дата начала отсчета срока действия
патента:
25.06.2012
(72) Автор(ы):
Хисамов Рафаиль Ибрагимович (RU),
Шакиров Руслан Анфрузович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Приоритет(ы):
"Казанский государственный архитектурно-строительный
(22) Дата подачи заявки: 25.06.2012
университет" (КГАСУ) (RU),
Закрытое акционерное общество "Казанский
(45) Опубликовано: 10.01.2014 Бюл. № 1
Гипронииавиапром" (ЗАО "Казанский Гипронииавиапром") (RU)
(56) Список документов, цитированных
в отчете о поиске: RU 103115 U1,
27.03.2011. RU 2354789 C1,
10.05.2009. AU 568956 B2,
14.01.1988.
Адрес для переписки:
420043, РТ, г.Казань, ул. Зеленая, 1,
КГАСУ, Ф.И. Давлетбаевой

68.

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ РАСКОСАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления
фермы с нисходящими раскосами. Технический результат заключается в снижении
трудоемкости изготовления. Ферму выполняют из прямых коробчатых поясов с треугольной
или раскосной решеткой. Односрезные концы раскосов соединяют сваркой с поясами.
Сначала по проекту изготавливают полуфермы. Укладывают верхний пояс, содержащий
фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы. Опорный узел состоит из двух
фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса.
Перпендикулярно фасонкам приваривают опорную плиту полуфермы. Затем укладывают
нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который содержит фланцевый
монтажный стык нижнего пояса полуфермы. После чего к поясам встык приваривают стержни
решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по
ширине поясам полуферм. Затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки
нисходящего направления, выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или
полос. Полосы преднапрягают, стягивая их в середине болтом. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и касается способа изготовления решетчатых ферм из прокатных
профилей, выполняемых на сварке.
Известен способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых поясов и треугольной
решетки с сечением из коробчатых профилей, заключающийся в соединении сваркой односрезных концов раскосов с
поясами в притык (см. Справочник проектировщика. Металлические конструкции, М. 1998, стр.175, 181. Рис.7.16,
7.17).
Недостатком способа является расцентровка в узле осей соединяемых раскосов с поясами, что требует
повышенного расхода металла на стержни ферм.
Прототипом изобретения является способ изготовления треугольной подстропилььной фермы с нисходящими
раскосами, выполняемой из прямого коробчатого пояса, заключающийся в соединении сваркой од носрезных концов
двух нисходящих раскосов с верхним поясом (см. Альбом типовой серии на фермы из гнутосварных профилей. Серия
1.460.3-23.98.1 - 27КМ, лист подстропильная ферма). Такой способ не может быть применен вцелом для изготовления
ферм с треугольной или раскосной решеткой, т.к. ширина сходящихся в узлах стержней решетки ферм и поясов
выполняется различной, что требует применения в узлах ферм фасонок и ведет к трудоемкости изготовления фермы.
Изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления фермы с обеспечением выполнения
центрирования осей сходящихся в узлах раскосов.
Результат достигается тем, что в способе изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых
коробчатых поясов с треугольной или раскосной решеткой, заключающий ся в соединении сваркой односрезных
концов раскосов с поясами, согласно изобретению, сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают
верхний пояс из коробчачатого профиля, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы,
состоящий из двух фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса и приваренную
перпендикулярно фасонкам опорную плиту полуфермы; затем укладывют нижний пояс фермы с шириной равной
верхнему поясу, который содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы; после чего к поясам встык
приваривают стержни решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по
ширине поясам полуферм; затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего
направления, выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают
стягивая их в середине болтом.
На Фиг.1 изображена двускатнвя ферма с треугольной решеткой. На Фиг.2,3 и 4 - последовательности изготовления
фермы.
Ферма с треугольной или раскосной решеткой состоит из верхнего пояса 1 и нижнего пояса 2, выполняемых из
коробчатых профилей равной ширины «b» (Фиг.1). Все восходящие раскосы фермы с треугольной или раскосой
решеткой выполняют из коробчатых профилей 3 с шириной профиля равного щирине поясов (при этом толщина
профилей принимается по расчету). Нисходящий приопорный раскос 4 выполняют из двух неравнобоких уголков или
полос (Фиг.1). Остальные раскосы 5 фермы нисходящего направления изготавливают из двух полос, которые
накладывают на узлы фермы и приваривают (Фиг.1). Ферму в заводских условиях собирают в следующей
последовательности. Сначала по проекту изготавливают полуфермы, для чего: укладывают верхний пояс 1 из
коробчатого профиля (Фиг.2), который содержет фланцевый монтажный стык 6, и опорный узел полуфермы (Фиг.2),
состоящий из двух фасонок 7, приваренных к поясу 1 в продолжении плоскости стенок верхнего пояса 1 и
приваренную перпендикулярно фасонкам 7 опорную плиту 8 полуфермы; затем укладывют нижний пояс 2 фермы с
шириной пояса 2 равного ширине верхнего пояса 1, который содержит фланцевый монтажный стык 9 нижнего пояса 2
полуфермы; после чего к поясам 1 и 2 встык приваривают односрезные раскосы решетки восходящего направления 3,
выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм 1 и 2 (Фиг.3); затем на узлы полуфермы
накладывают внахлест раскосы 4 и 5 решетки нисходящего направления (Фиг.4), выполняя их из двух параллельных
неравнобоких уголков 4 или полос 5, при этом полосы 5 преднапрягают в середине стяг ивая их болтом 10.
Задаваемое полосам 5 преднапряжение позволяет исключить податливость в их работе, что полезно для работы
фермы по деформативности.
Способ позволяет все стержни фермы выполнить односрезными с обеспечением центрирования осей сходящихся
в узле раскосов, кроме того при изготовлении нисходящих раскосов нахлестом на узлы полуферм происходит
усиление стенок коробчатых профилей поясов и раскосов, что также является полезным для работы узлов фермы.

69.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при проектировании и изготовлении ферм из
коробчатых и открытых профилей пролетами до 36 метров и более.
Формула изобретения
Способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых коробчатых поясов с треугольной
или раскосной решеткой, заключающийся в соединении сваркой односрезных концов раскосов с поясами,
отличающийся тем, что сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают верхний пояс из коробчатого
профиля, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы, состоящий из двух фасонок,
приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса, и приваренную перпендикулярно фасонкам
опорную плиту полуфермы; затем укладывают нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который
содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы; после чего к поясам встык приваривают стержни
решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм;
затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего направления, выполняя их из двух
параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают, стягивая их в середине болтом.

70.

71.

УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ 2228415
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 228 415
(13)
C2
(51) МПК
E04C 3/17 (2000.01)
E04B 1/19 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
не действует (последнее изменение статуса:
Статус:
02.07.2021)
Пошлина: Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 99123410/03, 04.11.1999
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.11.1999
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2001 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.05.2004 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕНДЖИЕВСКИЙ Л.В. и др. Трехгранная блок-ферма ТБФ
// Информ. листок №49-97 / ЦНТИ - Красноярск, 1997. SU 1742435 A1, 23.06.1992. SU 1310488 A1, 15.05.1987. SU
1281651 A1, 07.01.1987. RU 2117117 C1, 10.08.1998. RU 2136822 C1, 10.09.1999. RU 2102566 C1, 20.01.1998. US 4389
28.06.1983. FR 2551789 A, 15.03.1985.

72.

Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, КрасГАСА
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих”
за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. Узловое сопряжение
представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с
приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический
стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом
соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая
пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и
сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов и других
аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую
облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к которой
присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно
ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она снабжена
дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с
подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего пояса, снабженным натяжным
устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода
материалов в отличие от предлагаемой авторами *1+.
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является
трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс П-образного
сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и
прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских асбестоцементных листов. Между
вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку
укладывается утеплитель из полистирольного пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех
слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним

73.

пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного
сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками.
Нижний пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление
для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса *2+.
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей
способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за счет ползучести и
температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и,
как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и
жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями
ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим
элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет
снижения материалоемкости, создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком,
что в свою очередь ведет к повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции
представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через металлические фасонки 5 к металлическому
элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов 3, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим
элементом соединения раскосов 3 размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения
раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5,
присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий

74.

резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через шайбу 9, винтовую пружину 8,
шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения,
сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие
предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в свою очередь
позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и
жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р //
Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения
раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения
раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся
тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения
раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.

75.

76.

77.

(21) Регистрационный номер заявки: 0099123410 Извещение опубликовано: 27.10.2006БИ:
30/2006 +
СТРОИТЕЛЬНАЯ ФЕРМА 2155259
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 155 259
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
C2
(51) МПК
E04C 3/11 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: учтена за 5 год с 17.04.2000 по 16.04.2001. Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 96107742/03,
16.04.1996
(24) Дата начала отсчета срока действия
патента:
16.04.1996
(45) Опубликовано: 27.08.2000 Бюл.
№ 24
(56) Список документов, цитированных
в отчете о поиске: SU 781293 A,
23.11.1980. FR 2237030 A1,
07.02.1975. US 3541749 A,
24.11.1970.
(71) Заявитель(и):
Государственный
гидрологический институт
(72) Автор(ы):
Миронов В.Е.
(73) Патентообладатель(и):
Государственный
гидрологический институт

78.

Адрес для переписки:
199053, Санкт-Петербург, В.О., 2-я
линия 23, Государственный
гидрологический институт
(54) СТРОИТЕЛЬНАЯ ФЕРМА
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве
несущей конструкции пролетного строения решетчатых гидрометрических мостов и как
стропильная ферма в перекрытиях зданий, сооружений. Технический результат изобретения повышение жесткости фермы. Строительная ферма содержит верхний сжатый и нижний
растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также
дополнительные стойки и подкосы. Каждая из дополнительных стоек одним концом
прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом к нижнему поясу, также вне узла, при этом
длины панелей уменьшаются от середины пролета к опорам. Подкосы и дополнительные
стойки расположены только в средней части пролета фермы и имеют меньшее поперечное
сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом одна часть подкосов
прикреплена к стойкам под углом 45° вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне
узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом - к верхнему
поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов и дополнительных стоек
отстоят от ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины панели. 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области гидрологии, а также строительства, в частности к гидрометрическим решетчатым
мостам, в которых ферма может быть использована как несущая конструкция пролетного строения и которые могут
быть использованы на водных потоках с устойчивыми руслами и берегами для выполнения гидрометрических
измерений, с максимальной шириной по урезу в период горизонта высоких вод до 30 м и при перепаде уровня воды
до 3-4 м. В конструкциях перекрытий зданий и сооружений данное изобретение может найти применение в качестве
стропильной фермы, в том числе с местной загрузкой поясов.
Известна строительная ферма с неравными панелями, длина которых уменьшается от середины пролета к опорам,
содержащая верхний сжатым и нижний растянутый пояса, стержни раскосной системы решетки с переменным
направлением раскосов (треугольной системы решетки) и стойки. Такая ферма с местной загрузокй поясов считается
наиболее экономичным решением в случае, когда длина панелей фермы уменьшается от середины п ролета к опорам
*1+ (с. 250, фиг. 13).
Недостатком известной фермы является отсутствие единообразия в схемах узлов, которые по этой причине
неудобны и трудоемки для конструирования. Это обстоятельство практически не позволяет запроектировать ферму,
состоящую из сборных унифицированных элементов, что является особенно важным при проектировании пролетных
строений мостов различного назначения. Кроме того, при большой местной загрузке поясов в средней части пролета
фермы приходится значительно увеличивать сечения поясов, что приводит к увеличению материалоемкости.
Известна равнопанельная строительная ферма с параллельными поясами, включающая верхний сжатый и нижний
растянутый пояса, стержни треугольной решетки и стойки, а также дополнительные стойки, каждая из к оторых одним
концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом - к нижнему растянутому поясу, также вне узла, в точке,
отстоящей от него на расстоянии примерно 1/4 длины панели *2+. Такая конструкция решетки позволяет снизить
материалоемкость за счет уменьшения расчетной длины раскосов. Однако из-за значительной длины
дополнительных стоек достигаемый экономический эффект является небольшим.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является равнопанельная строительная ферма моста
параболического очертания, содержащая параболический верхний сжатый и нижний растянутый пояса, нисходящие
стержни раскосной системы решетки, стойки и расположенные между всеми стойками подкосы, каждый из которых
одним концом прикреплен к раскосу в средней точке, а другим концом - к нижнему растянутому поясу вне узла в

79.

точке, отстоящей от него на расстоянии примерно 1/7 длины панели *1+ (с. 802). Известная строительная ферма моста
параболического очертания принята за прототип.
Недостатком прототипа является то, что его конструкция позволяет только немного снизить материалоемкость за
счет уменьшения расчетной длины раскосов, так как подкосы имеют значительную длину - половину длины раскосов.
Кроме этого, снижению материалоемкости не способствует то, что прототип являет ся равнопанельной фермой.
Указанные недостатки в предлагаемой ферме сведены к минимуму. При создании изобретения были решены
задачи снижения материалоемкости и повышения надежности устройства за счет дополнения решетки фермы
системой коротких стержней, позволяющих значительно уменьшить расчетные длины стержней решетки, прогибы
поясов от местной загрузки и повысить устойчивость сечения поясов при работе на изгиб.
В предлагаемой строительной ферме треугольного, параболического, полигонального или какого -либо другого
очертания с непараллельными поясами, с длинами панелей, уменьшающимися от середины пролета к опорам,
содержащей верхний сжатый и нижний растянутый пояса, стержни раскосной системы решетки, стойки, а также
подкосы и дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим
концом - к нижнему поясу, также вне узла, сущность изобретения заключается в том, что подкосы и дополнительные
стойки введены в решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее поперечное сечение, чем
сопряженные с ними стержни фермы, при этом в каждой панели одна часть подкосов прикреплена к стойкам под
углом 45 o вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к
раскосам вне узла, а другим концом - к верхнему поясу, также вне узла, причем расстояния между точками крепления
подкосов и дополнительных стоек к поясам и ближайшими узлами (их геометрическими центрами) определяются
исходя из приближенного расчета поясов на прочность от местной загрузки и расчета раскосов на устойчивость при
сжатии с учетом их предельной гибкости, устанавливаемой нормами *3+, и составляют примерно 1/6 длины панели.
Предлагаемая строительная ферма соответствует критерию "Новизна", так как она не известна из у ровня техники,
и соответствует критерию "Изобретательский уровень", так как для специалиста явным образом не следует из уровня
техники.
На фиг. 1 приведена строительная ферма треугольного очертания с подкосами и дополнительными стойками в
средней части пролета. На фиг. 2 - фрагмент строительной фермы треугольного очертания на фиг. 1 в средней части
пролета. На фиг. 3 - расчетная схема балки для определения площади поперечного сечения нижнего пояса,
используемая для определения оптимального расстояния
которое соответствует минимальной
материалоемкости строительной фермы и удовлетворяет условиям прочности и устойчивости ее элементов.
Строительная ферма содержит верхний сжатый пояс 1, нижний растянутый пояс 2, раскосную решетку 3, стойки 4,
дополнительные стойки 5 и подкосы 6, расположенные в средней части пролета фермы.
Устройство работает следующим образом.
При загрузке фермы (в том числе при местной загрузке поясов) верхний пояс 1 и раскосы 3 сжимаются, а нижний
пояс 2 и стойки 4 растягиваются и, кроме того, от местной загрузки нижний пояс 2 изгибается и прогибается.
Существенному уменьшению изгиба и прогиба нижнего пояса способствуют опорные закрепления подкоса 6 и
дополнительной стойки 5, которые под воздействием подвижной нагрузки P растягиваются и вовлекают в работу
стойку 4, раскос 3 и посредством их верхний пояс 1. Кроме этого, опорные закрепления раскоса 3 посредством
подкоса 6 у верхнего пояса 1 и дополнительной стойки 5 у нижнего пояса 2 уменьшают расчетную длину раскоса 3
при его сжатии и, таким образом, увеличивают устойчивость раскоса.
В целом благодаря наличию подкосов и дополнительных стоек в средней части пролета фермы значительно
уменьшаются расчетные длины стержней решетки и местные прогибы нижнего пояса, а также повышается его
устойчивость при работе на изгиб. Кроме этого, повышается жесткость фермы в целом и в результате уменьшаются
прогибы узлов фермы в середине пролета при действии эксплуатационных нагрузок.
Для определения оптимального расстояния
(см. фиг. 2) приведем обоснование расчетных формул и результаты
расчета по ним в табличной форме.
Площади поперечных сечений подкосов и дополнительных стоек определяются исходя из расчета на устойчивость
при сжатии по нормам *3+. При этом с учетом запаса гибкости подкосов и дополнительных стоек д олжны быть не
более 150.
При определении площади поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса предварительно
определяется радиус инерции r g его поперечного сечения
где lg - длина дополнительной стойки или подкоса (расстояние между точками закрепления);
λ - гибкость дополнительной стойки или подкоса, принимаемая по нормам *3+, но не более 150.
Площадь Fg поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса определяется по формуле
Fg = Ig /r g 2
где Ig - момент инерции поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса.
Оптимальное горизонтальное расстояние
между узлом фермы на нижнем поясе и точкой крепления
дополнительной стойки (подкоса) к поясу может быть определено на основании расчета части длины пояса между
точками крепления дополнительной стойки и подкоса как простой однопролетной балки, загруженной
сосредоточенной силой P в середине пролета lп - 2aо, где lп - длина панели. Для выполнения этого расчета
предварительно следует задаться некоторым расстоянием aо. На основании расчета для каждого заданного значения
aо определяются геометрические характеристики поперечного сечения нижнего пояса и затем объем материала
нижнего пояса
Определяются длина подкоса и дополнительной стойки в зависимости от расстояния a о, площади
поперечных сечений дополнительной стойки и подкоса и затем также объемы материалов подкоса и дополнительной
стойки V'2 и V''2 (см. расчетные формулы, константы и результаты расчетов в таблице). Объемы
V'2,

80.

V'' 2 суммируются. В результате каждому заданному значению a о соответствует объем материала V, включающий
нижний пояс и сопряженные с ним дополнительную стойку и подкос.
Результаты расчетов для определения оптимального расстояния a о представлены в таблице.
Расчетные формулы
F1 = b•h;
Константы *)
lп = 300 см; P = 150 кгс; σ = 1600 кГc/cм2 ; b = 0,4 см; F2 = 1,46 см2; F' 2 = 1,94 см2 ; tgϕ = 0,857; cos 45o = 0,707.
В приведенных формулах и обозначениях констант:
M - изгибающий момент в середине пролета l п-2a о;
W - момент сопротивления площади поперечного сечения нижнего пояса;
σ - напряжение в крайних волокнах поперечного сечения нижнего пояса от изгиба;
h - высота поперечного сечения нижнего пояса в форме пластины шириною b;
F1 - площадь поперечного сечения нижнего пояса;
объем материала нижнего пояса в пределах длины панели lп;
V'2 - объем материала подкоса;
F2 - площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 37,5 см;
F'2 - площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 75,0 см;
V'' 2 - объем материала дополнительной стойки;
ϕ - угол между направлением раскоса и нижним поясом;
V - суммарный объем материала нижнего пояса, подкоса и дополнительной стойк и.
Остальные обозначения были пояснены в тексте ранее.
*)
Площадь сечения F2 соответствует площади сечения уголка 20х20х4, а площадь сечения F'2 - площади сечения
уголка 32х20х4.
Для определения оптимального значения
соответствующего минимальному значению V, была применена
интерполяционная формула Ньютона при равных разностях аргумента *4+. При этом начальное значение
aо принималось равным 0. На основании применения этой формулы оптимальное расстояние
формуле
определялось по
где V 1, V2, V3 - значения объема V, соответствующие первому, второму и третьему значениям аргумента aо ;
Δao - разность аргумента.
В рассматриваемом случае в соответствии с результатами расчета расстояния
по указанной формуле при Δao =
37,5 см равно 49.4 см. При lп = 300 см относительное расстояние
Аналогичным образом расстояние aп вдоль раскоса между узлом на верхнем поясе и точкой крепления к раскосу
подкоса определяется по формуле
где l г - геометрическая длина раскоса (между центрами верхнего и нижнего узлов);
lр - расчетная длина раскоса (расстояние между опорными закреплениями).
Расчетная длина раскоса определяется по формуле
lp = r•λ п,
где r - радиус инерции поперечного сечения раскоса, принимаемого по результатам общего ст атического расчета
фермы без учета подкосов и дополнительных стоек;
λ п - предельная гибкость раскоса, принимаемая по нормам *3+.
Таким образом, результаты расчетов по приведенным формулам показывают, что оптимальное расстояние
составляет 1/6 длины панели lп. При этом удовлетворяются условия прочности и устойчивости элементов
строительной фермы.
В заявляемом изобретении по сравнению с прототипом благодаря сочетанию неравнопанельной фермы с
подкосами и дополнительными стойками в средней части пролета снижение материалоемкости составляет ≈ 20%.
Одновременно благодаря уменьшению прогиба узлов фермы приблизительно на 30% повышается надежность
устройства. Причем подкосы и дополнительные стойки не учитывались в общем статическом расчете фермы. Площади
сечения подкосов и дополнительных стоек принимались с запасом исходя из расчетной гибкости этих элементов при
сжатии.
Источники информации
1. Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений. Л., ОНТИ, 1937 - 955 с.
2. Беккер Г.Н. Ферма с параллельными поясами. Авт. свид. СССР N 781293, кл. E 04 C 3/04.
3. Стальные конструкции. Глава СНиП П-23-81*. - М.: Стройиздат, 1990.
4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Под редакцией
д.т.н., проф. А.А. Уманского. Госстройиздат.- М: 1960 - 1040 с.
Формула изобретения

81.

Строительная ферма, содержащая верхний сжатый и нижний растянутый непараллельные пояса, стержни
раскосной решетки, стойки, а также подкосы и дополнительные стойки, каждая из которых одним кон цом
прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне узла, при этом длины панелей
уменьшаются от середины пролета к опорам, отличающаяся тем, что подкосы и дополнительные стойки введены в
решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее поперечное сечение, чем сопряженные с
ними стержни фермы, при этом одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45 o вне узла, а другим концом
- к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом - к
верхнему поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов и дополнительных стоек отстоят от
ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины панели.
УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО ПОЯСОВ В
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЕ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19)
RU 2247813
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
(13)

82.

СОБСТВЕННОСТИ,
C1
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ
(51) МПК
ЗНАКАМ
E04C 3/00 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса:
02.07.2021)
Пошлина: учтена за 13 год с 26.08.2015 по 25.08.2016.
Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2003126076/03, 25.08.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
25.08.2003
(72) Ав
Инж
Део
Рож
(45) Опубликовано: 10.03.2005 Бюл. № 7
(73) Па
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU1638284 A1, 30.03.1991.
Кра
RU2228415 C2, 10.09.2001. RU2184819 C1, 10.07.2002.
(Кра
Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, НИС Красноярская государственная
архитектурно-строительная академия
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО ПОЯСОВ В
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЕ
2247813
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для
покрытия отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и
сооружений. Достигаемый технический результат изобретения - более полное
использование прочностных свойств конструкции за счет предварительного
напряжения и создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения в целях уменьшения потерь преднапряжения.
Для решения поставленной задачи узловое сопряжение верхнего и нижнего
поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме,
включающее траверсу с ребрами жесткости, на которой закреплены
посредством фиксаторов гибкие арки верхнего пояса и нижний пояс-затяжка в
виде тонкой полосы, согласно изобретению снабжено средством для сохранения
усилия предварительного напряжения в виде рессор, связанных с нижним
поясом, установленным с возможностью перемещения, при этом на концах
нижнего пояса вварены металлические стержни, которые пропущены через

83.

отверстия, выполненные в траверсе, и оперты при помощи упорных шайб и гаек
на рессоры, расположенные с наружной стороны траверсы, фиксаторы гибких
арок приварены к ребрам жесткости траверсы и расположены совместно с
установленными в них гибкими арками в прорезах, выполненных на концах
нижнего пояса-затяжки. 5 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для
покрытия отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и
сооружений.
Известна пространственная предварительно напряженная
металлическая блок-ферма, содержащая верхний и нижний гибкие пояса,
составной по длине жесткий стержень, соединенный с концами фермы при
помощи траверс *Авт. свид. №421743, Е 04 С 3/04+.
Недостатком известной фермы является низка я ее эффективность из-за
сложности создания предварительного напряжения путем распирания
домкратами отдельных частей жесткого стержня и установки в
образовавшийся зазор вставки.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является
узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в известной
пространственной предварительно напряженной ферме, принятой за
прототип *Авт. свид. №1638284, Е 04 С 3/00+. Известная ферма состоит
верхнего пояса, включающего ребристые плиты с утеплителем и кровлей,
уложенные на гибкие арки, нижнего пояса-затяжки в виде тонкой полосы,
установленных между ними вертикальных распорок, раскосов и
поперечных траверс, установленных по концам фермы, к которым
прикреплены верхний и нижний пояса, причем поперечные траверсы
снабжены наклонной полкой, к которой на высокопрочных ботах
прикреплены концы нижнего пояса и фиксаторы -карманы с гибкими
арками.
Недостатком прототипа являются потери усилия предварительного
напряжения в нижнем поясе, обусловленные деформациями ползучести и
температурно-влажностными деформациями в древесине ребер плит
верхнего пояса, температурными деформациями металла нижнего пояса,
и, как следствие, не в полной мере использование прочностных свойств
конструкции с жестким выполнением соединения верхнего и нижнего

84.

поясов.
Задача изобретения - более полное использование прочностных свойств
конструкции за счет предварительного напряжения и создания “следящих”
за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения в
целях уменьшения потерь преднапряжения.
Для решения поставленной задачи узловое сопряжение верхнего и
нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок ферме, включающее траверсу с ребрами жесткости, на которой
закреплены посредством фиксаторов гибкие арки верхнего пояса и
нижний пояс-затяжка в виде тонкой полосы, согласно изобретению
снабжено средством для сохранения усилия предварительного
напряжения в виде рессор, связанных с нижним поясом, установленным с
возможностью перемещения, при этом на концах нижнего пояса вварены
металлические стержни, которые пропущены через отверстия,
выполненные в траверсе, и оперты при помощи упорных шайб и гаек на
рессоры, расположенные с наружной стороны траверсы, фиксаторы гибких
арок приварены к ребрам жесткости траверсы и расположены совместно с
установленными в них гибкими арками в прорезах, выполненных на
концах нижнего пояса-затяжки.
На фиг.1 изображено узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в
пространственной предварительно напряженной блок -ферме; на фиг.2 - то
же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид сбоку; на фиг.4 - вид в объеме с
наружной стороны блок-фермы; на фиг.5 - вид в объеме с внутренней
стороны блок-фермы.
Узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в пространственной
предварительно напряженной блок-ферме включает траверсу 1 с ребрами
жесткости 2 и 3, расположенными с обеих сторон траверсы. К ребрам 2
приварены фиксаторы 4, в которых закреплены гибкие арки 5 верхнего
пояса посредством болтовых соединений 6. С наружной стороны траверсы
на ребра 3 приварены рессоры 7, взаимодействующие с ниж ним поясом 8,
выполненным в виде металлической полосы. При этом на конце нижнего
пояса 8 выполнены прорези 9 под гибкие арки, по контуру приварены
стержни 10, выступающие концы которых пропущены через отверстия 11 в
траверсе 1 и между рессорами 7. Стержни 10 оперты на рессоры 7 через
упорные шайбы 12, например, в виде швеллеров и гайки 13. С внутренней
стороны траверсы 1 нижний пояс 8 установлен с возможностью
перемещения на скошенных ребрах 14 и закреплен на приваренной к
ребрам 14 пластине 15 посредством болтовых соединений 16,
расположенных в пазах 17, выполненных в нижнем поясе 8.
В процессе эксплуатации конструкции рессоры будут регулировать
усилие предварительного напряжения, сохраняя его, несмотря на
ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом
позволяет создавать и сохранять усилие предварительного напряжения в
процессе эксплуатации, тем самым сохраняя несущую способность и
жесткость конструкции.
Такое решение дает более полное использование прочностных свойств
конструкции, уменьшает потери преднапряжения, что приведет к

85.

сохранению несущей способности и жесткости.
Формула изобретения
Узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в прост ранственной
предварительно напряженной блок-ферме, включающее траверсу с
ребрами жесткости, на которой закреплены посредством фиксаторов
гибкие арки верхнего пояса и нижний пояс -затяжка в виде тонкой полосы,
отличающееся тем, что оно снабжено средством для сохранения усилия
предварительного напряжения в виде рессор, связанных с нижним
поясом, установленным с возможностью перемещения, при этом на
концах нижнего пояса вварены металлические стержни, которые
пропущены через отверстия, выполненные в траверсе, и оперты при
помощи упорных шайб и гаек на рессоры, расположенные с другой
стороны траверсы, фиксаторы гибких арок приварены к ребрам жесткости
траверсы и расположены совместно с установленными в них гибкими
арками в прорезах, выполненных на концах нижнего п ояса-затяжки.

86.

87.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ
РАСКОСАМИ 2503783
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
2 503 783
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/11 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 26.12.2021)
Пошлина: учтена за 6 год с 26.06.2017 по 25.06.2018. Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2012126474/03,
25.06.2012
(24) Дата начала отсчета срока действия
патента:
25.06.2012
(72) Автор(ы):
Хисамов Рафаиль Ибрагимович (RU),
Шакиров Руслан Анфрузович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Приоритет(ы):
"Казанский государственный архитектурно-строительный
(22) Дата подачи заявки: 25.06.2012
университет" (КГАСУ) (RU),
Закрытое акционерное общество "Казанский
(45) Опубликовано: 10.01.2014 Бюл. № 1
Гипронииавиапром" (ЗАО "Казанский Гипронииавиапром") (RU)
(56) Список документов, цитированных
в отчете о поиске: RU 103115 U1,
27.03.2011. RU 2354789 C1,
10.05.2009. AU 568956 B2,
14.01.1988.
Адрес для переписки:
420043, РТ, г.Казань, ул. Зеленая, 1,

88.

КГАСУ, Ф.И. Давлетбаевой
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ РАСКОСАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления
фермы с нисходящими раскосами. Технический результат заключается в снижении
трудоемкости изготовления. Ферму выполняют из прямых коробчатых поясов с треугольной
или раскосной решеткой. Односрезные концы раскосов соединяют сваркой с поясами.
Сначала по проекту изготавливают полуфермы. Укладывают верхний пояс, содержащий
фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы. Опорный узел состоит из двух
фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса.
Перпендикулярно фасонкам приваривают опорную плиту полуфермы. Затем укладывают
нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который содержит фланцевый
монтажный стык нижнего пояса полуфермы. После чего к поясам встык приваривают стержни
решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по
ширине поясам полуферм. Затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки
нисходящего направления, выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или
полос. Полосы преднапрягают, стягивая их в середине болтом. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и касается способа изготовления решетчатых ферм из прокатных
профилей, выполняемых на сварке.
Известен способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых поясов и треугольной
решетки с сечением из коробчатых профилей, заключающийся в соедине нии сваркой односрезных концов раскосов с
поясами в притык (см. Справочник проектировщика. Металлические конструкции, М. 1998, стр.175, 181. Рис.7.16,
7.17).
Недостатком способа является расцентровка в узле осей соединяемых раскосов с поясами, что требует
повышенного расхода металла на стержни ферм.
Прототипом изобретения является способ изготовления треугольной подстропилььной фермы с нисходящими
раскосами, выполняемой из прямого коробчатого пояса, заключающийся в соединении сваркой односрезных концов
двух нисходящих раскосов с верхним поясом (см. Альбом типовой серии на фермы из гнутосварных профилей. Серия
1.460.3-23.98.1 - 27КМ, лист подстропильная ферма). Такой способ не может быть применен вцелом для изготовления
ферм с треугольной или раскосной решеткой, т.к. ширина сходящихся в узлах стержней решетки ферм и поясов
выполняется различной, что требует применения в узлах ферм фасонок и ведет к трудоемкости изготовления фермы.
Изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления фермы с обеспечение м выполнения
центрирования осей сходящихся в узлах раскосов.
Результат достигается тем, что в способе изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых
коробчатых поясов с треугольной или раскосной решеткой, заключающийся в соединении сварк ой односрезных
концов раскосов с поясами, согласно изобретению, сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают
верхний пояс из коробчачатого профиля, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы,
состоящий из двух фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса и приваренную
перпендикулярно фасонкам опорную плиту полуфермы; затем укладывют нижний пояс фермы с шириной равной
верхнему поясу, который содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфе рмы; после чего к поясам встык
приваривают стержни решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по
ширине поясам полуферм; затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего
направления, выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают
стягивая их в середине болтом.
На Фиг.1 изображена двускатнвя ферма с треугольной решеткой. На Фиг.2,3 и 4 - последовательности изготовления
фермы.
Ферма с треугольной или раскосной решеткой состоит из верхнего пояса 1 и нижнего пояса 2, выполняемых из
коробчатых профилей равной ширины «b» (Фиг.1). Все восходящие раскосы фермы с треугольной или раскосой
решеткой выполняют из коробчатых профилей 3 с шириной профиля равного щирине поясов (при этом толщина
профилей принимается по расчету). Нисходящий приопорный раскос 4 выполняют из двух неравнобоких уголков или
полос (Фиг.1). Остальные раскосы 5 фермы нисходящего направления изготавливают из двух полос, которые
накладывают на узлы фермы и приваривают (Фиг.1). Ферму в заводских условиях собирают в следующей
последовательности. Сначала по проекту изготавливают полуфермы, для чего: укладывают верхний пояс 1 из
коробчатого профиля (Фиг.2), который содержет фланцевый монтажный стык 6, и опорный узел полуфермы (Фиг.2),
состоящий из двух фасонок 7, приваренных к поясу 1 в продолжении плоскости стенок верхнего пояса 1 и
приваренную перпендикулярно фасонкам 7 опорную плиту 8 полуфермы; затем укладывют нижний пояс 2 фермы с
шириной пояса 2 равного ширине верхнего пояса 1, который содержит фланцевый монтажный стык 9 нижнего пояса 2
полуфермы; после чего к поясам 1 и 2 встык приваривают односрезные раскосы решетки восходящего направления 3,
выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм 1 и 2 (Фиг.3); затем на узлы полуфермы
накладывают внахлест раскосы 4 и 5 решетки нисходящего направления (Фиг.4), выполняя их из двух параллельных
неравнобоких уголков 4 или полос 5, при этом полосы 5 преднапрягают в середине стягивая их болтом 10.
Задаваемое полосам 5 преднапряжение позволяет исключить податливость в их работе, что полезно для работы
фермы по деформативности.

89.

Способ позволяет все стержни фермы выполнить односрезными с обеспечением центрирования осей сходящихся
в узле раскосов, кроме того при изготовлении нисходящих раскосов нахлестом на узлы полуферм происходит
усиление стенок коробчатых профилей поясов и раскосов, что также является полезным для работы узлов фермы.
Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при проектировании и изготовлении ферм из
коробчатых и открытых профилей пролетами до 36 метров и более.
Формула изобретения
Способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых коробчатых поясов с треугольной
или раскосной решеткой, заключающийся в соединении сваркой односрезных концов раскосов с поясами,
отличающийся тем, что сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают верхний пояс из коробчатого
профиля, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы, состоящий из дву х фасонок,
приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса, и приваренную перпендикулярно фасонкам
опорную плиту полуфермы; затем укладывают нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который
содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы; после чего к поясам встык приваривают стержни
решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм;
затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего направления , выполняя их из двух
параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают, стягивая их в середине болтом.

90.

Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы дорожного покрытия , включающее в
себя металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху
V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим
элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет
снижения материалоемкости, создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком,
что в свою очередь ведет к повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции
представлено на чертежах.

91.

Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов , образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками
5, раскосы , присоединенные через металлические фасонки 5 к металлическому элементу
соединения раскосов , и металлический стержень , пропущенный через металлический элемент
соединения раскосов , имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек . На
металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы , выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина .
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения
раскосов , образованному трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками ,
присоединяются раскосы , затем через пропускается металлический стержень , имеющий
резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через шайбу , винтовую пружину ,
шайбу и закрепляется с помощью гаек .
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения,
сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие
предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в свою очередь
позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и
жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия проезжей части , включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, отличающееся тем, что на металлический стержень между гайками
и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из
швеллера, и между ними винтовая пружина.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р //
Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
https://patentimages.storage.googleapis.com/bd/9a/cd/4f500c0445ccf4/RU2136822C1.pdf
УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ ТРЕХГРАННОЙ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
ДМИТРИЕВ П.А.,
ИНЖУТОВ И.С.,
ЧЕРНЫШОВ С.А.,
ДЕОРДИЕВ С.В.,
ФИЛИППОВ А.П.
Тип: патент на изобретение
Номер патента: RU 2228415 C2 Патентное ведомство: РоссияГод публикации: 2004
Номер заявки: 99123410/03Дата регистрации: 04.11.1999Дата публикации: 10.05.2004
Патентообладатели: Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПАТЕНТНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ:
E04C 3/17
Длинномерные несущие строительные элементы / балки; прогоны; фермы или подобные конструкции, например,
полуфабрикаты; сборные дверные и оконные перемычки; переплеты / балки; прогоны; фермы или подобные конструкции из
дерева, например армированные, с предварительно напряжѐнными элементами / с непараллельным верхним и нижним
поясом, например стропильные фермы
E04B 1/19
Строительные конструкции общего назначения; сооружения, не обуславливаемые конструкцией стен, например перегородок,
полов, перекрытий или крыш / строительные конструкции, состоящие из длинномерных несущих элементов, например
колонн, балок, каркасов / трехмерные строительные конструкции

92.

АННОТАЦИЯ:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых промышленных и
сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат - повышение прочности и жесткости за счет предварительного
напряжения и создания ―следящих‖ за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. Узловое сопряжение
представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический
стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с
помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а
между ними винтовая пружина. 4 ил.
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37938622
SPb GASU NIOKR Provedenie patentno-issledovatelskix rabot primeneniyu bistrosobiraemix pereprav mostov 485 str
https://ppt-online.org/1281358
https://patentimages.storage.googleapis.com/bd/9a/cd/4f500c0445ccf4/RU2136822C1.pdf
УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
https://findpatent.ru/patent/222/2228415.html
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих”
за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. Узловое сопряжение
представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с
приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический
стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом
соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая
пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и
сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов и других
аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую
облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к которой
присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно
ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она снабжена

93.

дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с
подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего пояса, снабженным натяжным
устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода
материалов в отличие от предлагаемой авторами *1+.
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является
трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс П-образного
сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и
прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских асбестоцементных листов. Между
вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку
укладывается утеплитель из полистирольного пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех
слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним
пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного
сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками.
Нижний пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление
для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса *2+.
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей
способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за счет ползучести и
температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и,
как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и
жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями
ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим
элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет
снижения материалоемкости, создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком,
что в свою очередь ведет к повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции
представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия.

94.

Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через металлические фасонки 5 к металлическому
элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов 3, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим
элементом соединения раскосов 3 размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения
раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5,
присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий
резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через шайбу 9, винтовую пружину 8,
шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения,
сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие
предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в свою очередь
позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и
жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р //
Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения
раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения
раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся
тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения
раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.
STU Spetsialnie texnisheskie usloviya montaja sborno-razbornix bisrosobiraemix odnoputnix avtomobilnix mostov pereprav 469 str
https://ppt-online.org/1283117
Спец военный Вестник газеты "Земля России" №37
https://ppt-online.org/1142605
NIOKR Provedenie patentno-issledovatelskix rabot primeneniyu
bistrosobiraemix pereprav mostov 517 str
https://studylib.ru/doc/6381752/niokr-provedenie-patentno-issledovatelskix-rabot-primenen...
https://patents.google.com/patent/RU2136822C1/ru

95.

УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ
ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих”
за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. Узловое сопряжение
представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с
приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический
стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом
соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая
пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых
промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и
сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов и других
аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую
облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к которой
присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно
ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она снабжена
дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с
подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего пояса, снабженным натяжным
устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода
материалов в отличие от предлагаемой авторами *1+.
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является
трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс П-образного
сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и
прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских асбестоцементных листов. Между
вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку
укладывается утеплитель из полистирольного пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех
слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним
пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного
сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками.
Нижний пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление

96.

для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса *2+.
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей
способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за счет ползучести и
температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и,
как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и
жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями
ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом
трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху Vобразно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим
элементом соединения раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет
снижения материалоемкости, создания “следящих” за деформациями ползучести усилий
предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком,
что в свою очередь ведет к повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции
представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через металлические фасонки 5 к металлическому
элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через
металлический элемент соединения раскосов 3, имеющий резьбовую нарезку на конце и
закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим
элементом соединения раскосов 3 размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между
ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения
раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5,
присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий
резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через шайбу 9, винтовую пружину 8,
шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.

97.

В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения,
сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в древесине и
температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие
предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в свою очередь
позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и
жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р //
Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной
предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический элемент
соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения
раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения
раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся
тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения
раскосов размещены две шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.
СТРУКТУРНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ТРЕХГРАННОЙ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ
УДК 693.98
СТРУКТУРНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ТРЕХГРАННОЙ
МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ
Леоненко А.В.
научный руководитель канд. техн. наук Деордиев С.В.
Сибирский федеральный университет
Древесина всегда была одним из наиболее распространённых материалов используемых
для строительства на территории нашей страны. Это обусловлено не только тем, что она всегда
была и остаётся самым доступным и сравнительно недорогим материалом, но и наличием
целого ряда других преимуществ по сравнению с другими традиционными материалами.
Древесина имеет высокие прочностные характеристики при достаточно небольшой плотности, а
значит и небольшом собственном весе, что в свою очередь исключает необходимость
сооружения массивных и дорогостоящих фундаментов. Кроме того к положительным свойствам
древесины как строительного материала относятся: низкая теплопроводность, способностью
противостоять климатическим воздействиям, воздухопроницаемость, экологическая чистота, а
также природной красота и декоративностью, что для современных строений играет
немаловажную роль.
Деревянные структуры обладают рядом преимуществ, правильное использование которых
позволяет повысить экономическую эффективность по сравнению с традиционными решениями. К
преимуществам относятся: пространственность работы системы; повышенная надёжность от
внезапных разрушений; возможность перекрытия больших пролётов; удобство проектирования
подвесных потолков; максимальная унификация узлов и элементов; существенное снижение
транспортных затрат; возможность использования совершенных методов монтажа-сборки на
земле и подъёма покрытия крупными блоками; архитектурная выразительность и возможность
применения для зданий различного назначения.
В качестве объекта исследования и компоновки структурного покрытия принята
металлодеревянная блок-ферма пролетом 18 метров (рис. 1). Конструкция блок-фермы
представляет собой двускатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс

98.

которой выполнен из однотипных клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного
типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний
пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через опорные узлы. Нижние узлы крайних
и средних раскосов соединены между собой металлическим элементом нижнего пояса, средний
элемент нижнего пояса выполнен из круглой стали, также в ферму введены крайние стальные
стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и напрямую соединяющие
опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса *1+
Рис. 1. Блок ферма пролетом 18м
Структурное покрытие представляет собой совокупность одиночных блок-ферм связанных
между собой в узлах примыкания раскосов решетки к верхнему поясу и установки
дополнительных затяжек между узлами раскосов, что позволяет комбинировать структурные
покрытия различных пролетов.
С помощью программного комплекса SCAD v.11.5, реализующий конечно-элементное
моделирование были проведены расчеты различных вариантов структур пролетами 6, 9, 12, и 15
метров. Расчет структурной конструкции блок-фермы проводился на основное сочетание нагрузок,
состоящее из постоянных и кратковременных нагрузок. На основе полученных результатов расчета
составлена сводная таблица усилий и напряжений различных элементов структурного покрытия
(таблица 1).
Таблица 1 – Таблица усилий и напряжений
Пролет
Мах.сжимающие Мах.растягивающее
структуры усилие раскоса, усилие раскоса, кН
кН (напряжение (напряжение МПа)
МПа)
6
120,15 (7,68)
99,06 (6,34)
9
183,95 (11,16)
159,9 (10,23)
12
254,1 (15,56)
215,47 (12,73)
15
296,77 (18,99)
264,35 (13,79)
Мах.усилие в затяжке, Мах.перемещение, мм
кН (напряжение МПа)
244,58 (240,4)
280,36 (275,58)
331,54 (325,88)
398,92 (392,12)
46,03
57,44
73,34
98,26
Проведенный анализ структурных покрытия пролетами 6, 9, 12, 15 метров показывает, что
более оптимально конструкция работает при относительно небольших пролетах. Увеличение
пролета структуры приводит к увеличению напряжений и деформаций конструкции.
Использование структурных покрытий больших пролетов приводят к значительному повышению
собственного веса конструкции и нерациональному использованию материала. Наиболее
оптимальным вариантом структурного покрытия является пролет структуры 18 х 9 метров (рис 2.).
Предлагаемая конструкция представляет собой структуру образованную посредством
соединения отдельных блок-ферм, размерами в плане 18х9м, в единый конструктивный элемент
покрытия шарнирно опертый по углам.

99.

Рис. 2 Структурное покрытие размерами 18 х 9 метров
В настоящее время проводится работа по дальнейшему решению задачи применения
металлодеревянных структурных покрытий в условиях повышенной сейсмической опасности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Инжутов И.С.; Деордиев С.В.; Дмитриев П.А.; Енджиевский З.Л.; Чернышов С.А Патент
на изобретение № 2136822 от 10.09.1999 г.
Испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях
упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году и испозования опыта Китайских инженерорв из КНР, расчеты и испытание узлов
структутрной фермы кторый прилагаются ниже организаций "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм

100.

101.

102.

103.

104.

105.

106.

Д

107.

Рис Показано: УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ
ПОЯСОМ ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ фрагментов,
узлов упругопалстического сдвигового компенсатора, для армейского сбороно- разборного пролетного надвижного строения
моста (надвижной пролет 6 метров, 9 метров, 12 метров , ширина проезжей части 3 метра , грузоподъемность однопутного
моста 10-15 тонн, скорость проезда по мосту - 4 км/час ), с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314 ГПИ "Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато
-балочных ферм, со встроенным бетонным настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы
через реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30
процентов, за счет предварительно напряжения гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по
изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 с
использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD № 576 от 16.12.2022

108.

109.

110.

111.

112.

113.

114.

115.

116.

117.

118.

119.

120.

Основанием для лабортарных испатений узлов и фрагменто надвижного мосоа послужил
ПРЯМОЙ УПРУГОПЛАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
МОСТА С БОЛЬШИМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ НА ПРЕДЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ И
ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ , НА ПРИМЕРЕ БЫСТРО СОБИРАЕМОГО АМЕРИКАНСКОГО МОСТА, ДЛЯ
ПЕРЕПРАВЫ ЧЕРЕЗ РЕКУ СУОН В ШТАТЕ МОНТАНА, СКОНСТРУИРОВАННОГО СО ВСТРОЕННЫМ
БЕТОННЫМ НАСТИЛОМ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
МОСТА, СКРЕПЛЕННЫХ БОЛТОВМИ СОЕДЕИНЯИМИ, С ДИАГОНАЛЬНЫМИ НАТЯЖНЫМИ
РАСКОСАМИ, ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО ПОЯСА и испытание фрагментов компенсатора пролетного
строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный,
автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным
способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) ,

121.

системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между
диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного
строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со
сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
пластичных ферм
УДК 69.059.22
Уздин Александр Михайлович ПГУПС проф. дтн: [email protected]
Мажиев Хасан Нажоевич Президент организации «Сейсмофонд» при CПб ГАСУ ИНН: 2014000780
E-Mail: [email protected] т/ф (812) 694-78-10, ( 921) 962-67-78, Коваленко Елена Ивановна заместитель Президента организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ [email protected]
(996) 798-26-54. Коваленко Александр Ивановича - зам .Президент организации "Сейсмофонд"
при СПб ГАСУ. ОГРН: 1022000000824. t9516441648 @gmail.com тел ( 951) 644-16-48
Рис. 1. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана, США
построенное в 2017 по изобретениям проф дтн Уздина А.М

122.

Рис. 1. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана, США
построенное в 2017 по изобретениям проф дтн Уздина А.М
Ключевые слова: Сборно-разборные мосты, временные мосты, быстровозводимые мосты,
мостовые сооружения, мостовые конструкции, реконструкция мостов.
В данной работе описывается разработанный авторами прямой метод упругопла- стического
анализа стальных пространственных ферм в условиях больших перемещений, для ускоренного
монтажа временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! (
серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и
элементов проезжей части пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными
упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02
от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей
жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки,
тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего
-контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
2550777, 165076, 1760020, 154506
За основу был принят инкрементальный метод геометрически нелинейного анализа
пространственных ферм, разработанный ранее одним из авторов, и выполнена его
модификация, позволяющая учесть текучесть и пластические деформации в стержнях ферм.
Предложенный метод реализован в виде программного приложения на платформе Java. При
помощи этого приложения выполнен ряд примеров, описанных в данной работе. Приведенные
примеры демонстрируют, что прямой расчет пространственных ферм на пластическое
предельное равновесие и приспособляемость при больших перемещениях может быть успешно
реализован в программе. Алгоритмы охватывают широкий спектр упругопластического
поведения фермы: упругую работу, приспособляемость, прогрессирующие пластические

123.

деформации и разрушение при формировании механизма. Программное приложение может
быть использовано в качестве тестовой платформы для исследования упругопластического
поведения ферм и как инструмент для решения прикладных задач.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: стальная ферма, большие перемещения, пластичность, для ускоренного
монтажа временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! (
серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и
элементов проезжей части пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными
упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02
от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей
жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки,
тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего
-контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755, 1174616,
2010136746, 2550777, 165076, 1760020, 154506
1. Теоретические основы расчета на пластическое предельное равновесие и приспособляемость
Деформации и устойчивость стальных конструкций зависят от геометрической и
физической нелинейности их поведения. При больших перемещениях конструкции условия
равновесия и зависимости «перемещения-деформации» нелинейны. Если материал в отдельных
частях конструкции достигает предела текучести, то изменяются соотношения
«напряжения-деформации», а также отношения жесткостей элементов конструкции, и в ней
могут образовываться механизмы. Данная статья посвящена анализу таких конструкций при
помощи компьютерных моделей и для ускоренного монтажа временной надвижки длиной 60
метров шириной 3 метра упругопластинчетых пространственных пролетных ферм
быстро -собираемого моста с применением замкнутых гнутосварных профилей
прямоугольного сечения типа "Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и элементов проезжей части
пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными упруго пластическими
компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое фланцевое фрикционно подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС
заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей жесткостью,
приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом больших
перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки, тросовой
гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым медным
обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях , согласно
изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020, 154506
Теоретические основы расчета на предельную пластическую нагрузку и приспособляемость
изложены в сопутствующей статье *1+. Показано, что при малых перемещениях такие задачи
традиционно решаются при помощи методов оптимизации. При использовании методов
оптимизации, рассматривается последовательность статически возможных состояний
конструкции и определяется максимальный коэффициент нагружения, называемый
коэффициентом надежности приспособляемости. Альтернативно, может быть рассмотрена
последовательность кинематически возможных перемещений конструкции и определен
минимальный коэффициент нагружения.
В прямом методе расчета, излагаемом в данной работе, удовлетворяются как статические,
так и кинематические условия, и оптимизация не требуется. Прямой метод требует расчета
последовательности конфигураций конструкции, так как при наступлении пластичности ее

124.

жесткость изменяется. Если какой-то из стержней фермы достигает пластического
состояния или наоборот, если стержень восстанавливает упругое состояние при разгрузке,
должно быть выполнено переформирование и разложение матрицы жесткости системы. На
начальных этапах развития теории предельного пластического равновесия и
приспособляемости мощности компьютеров не соответствовали объему вычислений прямого
метода. В связи с этим, предпочтение отдавалось методам, основанным на теории
оптимизации, для которых был разработан ряд теорем.
Все теоремы оптимизации, рассмотренные в *1+ основаны на линейной суперпозиции нагрузок
при формировании их сочетаний. Если поведение конструкции геометрически нелинейно, то
суперпозиция нагрузок неправомерна. В этом случае теоремы теряют справедливость, и
оптимизационный подход не может быть использован для анализа приспособляемости.
При современном уровне развития компьютеров преимущество непрямого оптимизационного
подхода становится спорным даже для задач с малыми перемещениями. В представленной
работе поставлена задача оценить возможность использования прямого метода
упругопластического расчета для практических инженерных задач расчета стальных

125.

пространственных ферм.
Инкрементальный метод геометрически нелинейного анализа пространственных ферм,
который использован в настоящем исследовании, был описан в ряде публикаций *2-7+, и поэтому
в данной статье не представлен. Авторами статьи была выполнена модификация этого
метода, позволяющая учесть текучесть и пластические деформации в стержнях ферм.
2. Упругопластическое поведение стального стержня для ускоренного монтажа временной
надвижки длиной 60 метров шириной 3 метра упругопластинчетых пространственных
пролетных ферм быстро -собираемого моста с применением замкнутых гнутосварных
профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и элементов проезжей части
пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными упруго пластическими
компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое фланцевое фрикционно подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС
заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей жесткостью,
приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом больших
перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки, тросовой
гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым медным
обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях , согласно
изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020, 154506
Ускоренный способ надвижки американского автомобильного быстро-собираемого моста (
длиной 205 футов = 60 метров ) в штате Монтана ( США ) ,для переправы через реку Суон в 2017
сконструированного со встроенном бетонным настилом в полевых условиях с использованием
упруго пластических стальных ферм, скрепленных ботовыми соединениями между
диагональными натяжными элементами верхнего и нижнего пояса пролетного строения моста, с
экономией строительным материалов до 26 %
Аннотация. В статье приведен краткий обзор характеристик существующих временных
мостовых сооружений, история создания таких мостов и обоснована необходимость
проектирования универсальных быстровозводимых мостов построенных в штате Монтана через
реку Суон в США
Стальные ферменные мосты являются эффективным и эстетичным вариантом для пересечения
автомобильных дорог. Их относительно небольшой вес по сравнению с пластинчато-балочными
системами делает их желательной альтернативой как с точки зрения экономии материалов, так и с
точки зрения конструктив-ности. Прототип сварной стальной фермы, сконструированной со
встроенным бетонным настилом, был предложен в качестве потенциальной альтернативы для
проектов ускоренного строительства мостов (ABC) в Монтане. Эта система состоит из сборноразборной сварной стальной фермы, увенчанной бетонным настилом, который может быть отлит
на заводе-изготовителе (для проектов ABC) или в полевых условиях после монтажа (для обычных
проектов). Чтобы исследовать возможные решения усталостных ограничений некоторых сварных
соединений элементов в этих фермах, были оценены болтовые соединения между
диагональными натяжными элементами и верхним и нижним поясами фермы. В этом
исследовании для моста со стальной фермой, скрепленной болтами /сваркой, были оценены как
обычная система настила на месте, так и ускоренная система настила моста (отлитая за одно целое
с фермой). Для более точного расчета распределения нагрузок на полосу движения и грузовые
автомобили по отдельным фермам была использована 3D-модель конечных элементов. Элементы
фермы и соединения для обоих вариантов конструкции были спроектированы с использованием
нагрузок из комбинаций нагрузок AASHTO Strength I, Fatigue I и Service II. Было проведено
сравнение между двумя конфигурациями ферм и длиной 205 футов. пластинчатая балка,
используемая в ранее спроектированном мосту через реку Суон. Оценки материалов и
изготовления показывают, что стоимость традиционных и ускоренных методов строительства на

126.

10% и 26% меньше, соответственно, чем у пластинчатых балок, предназначенных для переправы
через реку Суон.
Специальные технические условия надвижки пролетного строения из стержневых
пространственных структур с использованием рамных сбороно-разборных конструкций с
использованием замкнутых гнутосварных профилей прямоуголного сечения, типа "Молодечно"
(серия 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструция"), МАРХИ ПСПК", "Кисловодск" ( RU 80471
"Комбинированная пространсвенная структура" ) на фрикционно -подвижных соедеиний для
обеспечения сейсмостойкого строительства железнодорожных мостов в Киевской Руси
https://ppt-online.org/1148335
Предпосылкой для необходимости проектирования новой временной мостовой конструкции
послужили стихийные бедствия в ДНР, ЛНР во время специальной военной операции на Украине
в 20222012 г., где будут применены быстровозводимых сооружений, что могло бы значительно
увеличить шансы спасения человеческих жизней.
Разработанную, в том числе автором, новую конструкцию моста, можно монтировать со скорость
не менее 25 метров в сутки без применения тяжелой техники и кранов и доставлять в любой
пострадавший район воздушным транспортом. Разрезные пролетные строения могут достигать в
длину от 3 до 60 метров, при этом габарит пролетного строения так же варьируется. Сечение моста
подбирается оптимальным из расчета нагрузка/количество металла.
Рис. 2. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана, США
построенное в 2017 по изобретениям проф дтн Уздина А.М
На настоящий момент построена экспериментальная модель моста в штате Минесота , через реку
Суон. Американской стороной проведены всесторонние испытания, показавшие высокую
корреляцию с расчетными значениями (минимальный запас 4.91%). Мостовое сооружение не
имеет аналогов на территории Российской Федерации.
На конструкцию армейского моста получен патенты №№ 1143895, 1168755, 1174616, 168076,
2010136746.
Доработан авторами , в том числе авторами способ бескрановой установки надстройки опор при
строительстве временного железнодорожного моста № 180193 со сборкой на фланцевых
фрикционно-подвижных соединениях проф дтн А.М.Уздина для сборно-разборного
железнодорожного моста демпфирующего компенсатора гасителя динамических колебаний и
сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD ( согласно СП 16.1330.2011 SCAD
п.7.1.1 сдвиговая с учетом действий поперечных сил ) антисейсмическое фланцевое
фрикционное соединение для сборно-разборного быстрособираемого железнодорожного моста
из стальных конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно»
(серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроектстальконструкция» ) для системы несущих элементов и
элементов проезжей части армейского сборно-разборного пролетного надвижного строения
железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными компенсаторами, со
сдвиговой фрикционно-демпфирующей прочностью и предназначенные для сейсмоопасных
районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск. В районах с сейсмичностью более 9
баллов, необходимо использование демпфирующих компенсаторов с упругопластическими

127.

шарнирами на фрикционно-подвижных соединениях, расположенных в длинных овальных
отверстиях, с целью обеспечения многокаскадного демпфирования при импульсных
растягивающих и динамических нагрузках согласно изобретениям, патенты: №№ 1143895,
1174616, 1168755 (автор: проф. д.т.н. ПГУПС А.М.Уздин) , 2010136746 ,165076 , 2550777, с
использованием сдвигового демпфирующего гасителя сдвиговых напряжений , согласно заявки
на изобретение «КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА
НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии
1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных»
№ 2022111669 от 25.05.2022, «Сборно-разборный железнодорожный мост» № 2022113052 от
27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022,
«Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролетного строения моста»
№ 2022115073 от 02.06.2022 ФИПС : "Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных
напряжений" заявка № 2022104632 от 21.02.2022 , вх 009751, "Фрикционно-демпфирующий
компенсатор для трубопроводов" заявка № 2021134630 от 29.12.2021, "Термический
компенсатор гаситель температурных колебаний" Заявка № 2022102937 от 07.02.2022 , вх.
006318, "Термический компенсатор гаситель температурных колебаний СПб ГАСУ № 20222102937
от 07 фев. 2022, вх 006318, «Огнестойкий компенсатор –гаситель температурных колебаний»,регистрационный 2022104623 от 21.02.2022, вх. 009751, "Фланцевое соединения растянутых
элементов трубопровода со скошенными торцами" № а 20210217 от 23 сентября 2021, Минск,
"Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения" № а 20210051,
"Компенсатор тов. Сталина для трубопроводов" № а 20210354 от 22 февраля 2022 Минск , заявка
№ 2018105803 от 27.02.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение
для трубопроводов" № а 20210354 от 22.02. 2022, Минск, "Антисейсмическое фланцевое
фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов № 2018105803 от 15.02.2018 ФИПС,
для обеспечения сейсмостойкости сборно-разборных надвижных армейских быстровозводимых
мостов в сейсмоопасных районах в сейсмичностью более 9 баллов

128.

129.

Рис. 3. Показано пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат
Монтана, США и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях
упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году.
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
В результате стихийных бедствий (наводнение, сход сели, землетрясение, техногенная
катастрофа), военных или других чрезвычайных ситуаций происходит разрушение мостов и
путепроводов. Разрыв транспортных артерий существенно осложняет оказание помощи
пострадавшим местам. Максимально быстрое возобновление автомобильного и
железнодорожного движения является одной из главных задач восстановления жизнеобеспечения
отрезанных стихией районов. Мостовой переход - это сложное инженерное сооружение,
состоящее из отдельных объектов (опор, пролетных строений, эстакад, подходных насыпей и т.д.),
капитальный ремонт или новое строительство которых может длится годы. Поэтому в экстренных
случаях используют временные быстровозводимые конструкции, монтаж которых занимает всего
несколько суток, а иногда и часов. Последовательно рассмотрим существующие варианты
восстановления мостового перехода.
В исключительных случаях, при возникновении чрезвычайной ситуации могут сооружать
примитивные мосты, например, срубив дерево и опрокинув его на другой берег. На рисунке 1.
показан такой способ переправы, мост через реку Суон США , штат Монтана.
Примитивные мосты - это и подвесные мосты, сооруженные из подручных материалов.
Сплетенные из лиан и других ползучих растений веревки натягивают через ущелье, горный поток
или овраг, пространство между ними застилают или досками.. Ненадежность конструкции, низкая
грузоподъёмность все это практически исключает примитивные мосты для серьезного
использования при ликвидации последствий стихийных бедствий.

130.

Самым распространенным и самым быстрым способом устройства мостового перехода на
сегодняшний день является наведение понтонной переправы. Для её монтажа требуется доставить
понтоны к месту строительства и спустить на воду, после чего происходит их объединение.
Плавучие элементы несут нагрузку за счет герметично устроенного корпуса.
Также возникают проблемы в организации такой переправы на быстротоках и мелководье. Для
доставки и монтажа требуется мощная, как правило, венная техника.
Дешевой и быстровозводимой разновидностью понтонных мостов через водную преграду
являются понтонно-модульные платформы. На каждой платформе предусмотрены специальные
проушины, которые позволяют собирать конструкцию любого габарита и любой длины.
Существенный недостаток этих мостов - низкая грузоподъемность. Максимальная нагрузка на
пластиковый модуль не превышает 400 кгс/м2. Применение таких мостов оправдано для
переправы людей в экстренных ситуациях, а так же для устройства причалов или плавучих ферм.
В основном, существующие в Российской Федерации временные сборно-разборные мостовые
переходы разработаны еще во времена СССР и «морально» устарели. Их конструкции, как
правило, не универсальны, т.е. неизменны по длине и величине пропускаемой нагрузки.
Максимальная длина одного балочного разрезного пролетного строения составляет 33 метра.
Пролетное строение моста через реку Суон 60 метров в Монтане США . Это влечет
необходимость устройства промежуточных опор при перекрытии широких препятствий, что не
всегда возможно и занимает дополнительное время. У всех рассмотренных сборно-разборных
конструкций невозможна оптимизация сечений элементов в зависимости от массы пропускаемой
нагрузки. Единственным решением, которое смогло исключить этот недостаток, является
разрезное пролетное строение с двумя решетчатыми фермами (патент РФ №2010136746, 1143895,
1168755, 1174616, 2550777, 165076, ). В конструкции этого моста имеется два варианта
грузоподъемности: обычный и повышенный. Для монтажа практически всех без исключения
существующих решений временных сооружений необходимо применение тяжелой техники и
большого числа монтажников. Соответственно, даже при возможности быстрого монтажа самой
конструкции, доставка в район постройки необходимой техники займет много времени. Целью
данного исследования является обеспечение возобновление пешеходного, автодорожного или
железнодорожного движения в зоне стихийного бедствия в кратчайшие сроки за счет применения
при временном восстановлении мостовых сооружений универсальной, сборно-разборной
конструкции временного моста.
7. Заключение по испытанию узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из
упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный ,
ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со
встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой
стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между диагональными
натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной
фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа
"Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих
элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного строения моста
с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с
использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных
испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в
американскими
инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в
штате Монтана в 2017 году.
программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
Примеры, приведенные в данной статье, демонстрируют, что прямой расчет
пространственных ферм на пластическое предельное равновесие и приспособляемость при
больших перемещениях может быть успешно реализован в программе. Алгоритмы
охватывают широкий спектр упругопластического поведения фермы: упругую работу,
приспособляемость, прогрессирующие пластические деформации и разрушение при
формировании механизма.

131.

Полный набор результатов расчета включает переменные состояния узлов и стержней на
всех шагах нагружения всех шагов по времени во всех циклах для всех коэффициентов
надежности и является чрезвычайно объемным. Так как состояние стержня не изменяется на
шаге нагружения, на печать выводятся лишь каждое изменение состояния каждого стержня
фермы. Эта детальная информация позволяет выполнить тщательный анализ поведения
конструкции.
Разработанное программное приложение позволяет определять последовательность, в
которой стержни достигают текучести, величину нагрузки, при которой это происходит,
накопление пластических деформаций в стержнях, остаточные напряжения в стержнях, а
также перемещения узлов при знакопеременной пластичности. Оно может быть использовано
в качестве тестовой платформы для исследования упругопластического поведения ферм и как
инструмент для решения многих прикладных задач.
Рис. 11. История перемещений узлов n5 и щ3 при коэффициенте X= 4,22656
Время, требуемое для расчета описанной выше двухпролетной фермы при 25 бисекциях и
максимальном количестве циклов для каждой бисекции равном 24, составляет 5 секунд для
стандартного портативного компьютера. Требуемое время зависит в основном от времени,
затрачиваемого на составление и решение систем уравнений. Ожидаемое время расчета
аналогичной фермы с 300 узлов - менее 1 часа. Для инженерной точности расчета время может
быть сокращено до 30 минут. Задачи большей размерности могут решаться на компьютерах
большей производительности, в том числе вычислительных кластерах.
Литература
1. Хейдари А., Галишникова В.В. Аналитический обзор теорем о предельной нагрузке и
приспособляемости в упругопластическом расчете стальных конструкций // Строительная
механика инженерных конструкций и сооружений.- 2014.- № 3. - С. 318.
2. Галишникова В.В. Вывод разрешающих уравнений задачи геометрически нелинейного
деформирования пространственных ферм на основе унифицированного подхода // Вестник
ВолгГАСУ, серия: Строительство и архитектура. - Волгоград, 2009.-Вып. 14(33). - С. 39-49.
3. Галишникова В.В. Постановка задачи геометрически нелинейного деформирования
пространственных ферм на основе метода конечных элементов // Вестник ВолгГА- СУ, серия:
Строительство и архитектура. - Волгорад, 2009. -Вып.14(33). - С. 50-58.
4. Галишникова В.В. Модификация метода постоянных дуг, основанная на использовании
матрицы секущей жесткости // Вестник МГСУ. - Москва, 2009. №2. - С. 63-69.
5. Галишникова В.В. Конечно-элементное моделирование геометрически нелинейного
поведения пространственных шарнирно-стержневых систем // Вестник гражданских
инженеров (СПбГАСУ). - СПб, 2007. -№ 2(11). - С. 101—106.
6. Галишникова В.В. Алгоритм геометрически нелинейного расчета пространственных
шарнирно-стержневых конструкций на устойчивость // МСНТ «Наука и технологии»: Труды
XXVII Российской школы. - М.: РАН, 2007. - С. 235—244.
7. Галишникова В.В. Обобщенная геометрически нелинейная теория и численный анализ
деформирования и устойчивости пространственных стержневых систем. Диссертация на
соискание ученой степени доктора технических наук. -М.: МГСУ, 2011.
Refeгences
1. Heidari, А, Galishnikova, VV. (2014). A Review of Limit Load and Shakedown Theorems for the
Elastic-Plastic Analysis of Steel Structures.Structural Mechanics of Engineering Constructions and
Buildings, № 3, 3-18.
2. Galishnikova, VK(2009). Derivation of the governing equations for the problem of geometrically
nonlinear deformation of space trusses on the basis of unified approach. J. of Volgograd State University
for Architecture and Civil Engineering.Civil Eng. & Architecture, 14(33), 39-49 (in Russian).
3. Galishnikova, VV. (2009). Finite element formulation of the problem of geometrically nonlinear
deformations of space trusses. Journal of Volgograd State University for Architecture and Civil
Engineering.Civil Eng. & Architecture, 14(33), 50-58 (in Russian).
4. Galishnikova, VV. (2009). Modification of the constant arc length method based on the secant
matrix formulation. Journal of Moscow State University of Civil Engineering, №2, 63-69 (in Russian).
5. Galishnikova, VV. (2007). Finite element modeling of geometrically nonlinear behavior of space

132.

trusses. Journal of Civil Engineers. Saint-Petersburg University if Architecture and Civil Engineering, 2(11),
101—106 (in Russian).
6. Galishnikova, VV. (2007). Algorithm for geometrically nonlinear stability analysis of space trussed
systems. Proceedings of the XXVII Russian School "Science and Technology". Moscow: Russian Academy
of Science, 235-244 (in Russian).
7. Galishnikova VV. (2011). Generalized geometrically nonlinear theory and numerical deformation and
stability analysis of space trusses.Dissertation submitted for the degree of Dr. of Tech. Science. Moscow
State University of Civil Engineering, 2011.
DIRECT ELASTIC-PLASTIC LIMIT LOAD AND SHAKEDOWN ANALYSIS OF STEEL SPACE TRUSSES WITH LARGE
DISPLACEMENTS
A. Heidari, V.V. Galishnikova
Peoples Friendship University of Russia, Moscow
A direct method for elastic-plastic limit load and shakedown analysis of steel space trusses with large
displacements is treated in this paper. The incremental method for the geometrically nonlinear analysis of
space trusses, developed by one of the authors was modified to account for yielding and plastic strains in
the bars of the truss. The new method has been implemented in computer software. The examples in this
paper show that the direct analysis of space trusses with large displacements can be implemented
successfully for both the limit and the shakedown analysis of space trusses on the Java platform. The
algorithms cover a wide range of elastic-plastic truss behavior: purely elastic behavior, shakedown,
ratcheting and collapse due to the formation of a mechanism. The sequence in which the bars yield, the
load levels at which this occurs, the accumulation of the plastic strains in the bars, the residual stresses in
the bars and the node displacements during ratcheting can all be evaluated. The computer application is
therefore suitable as a test platform for elastic-plastic truss behavior. It can be applied to many other
problems of elastic-plastic space truss analysis.
KEY WORDS: steel space trusses, large displacements, plasticity, limit analysis, shakedown.
Строительная механика инженерных конструкций и сооружений, 2014, № 3

133.

134.

135.

136.

137.

138.

139.

Лабораторных испытаний фрагментов, узлов упругопалстического сдвигового компенсатора, для армейского сбороноразборного пролетного надвижного строения моста (надвижной пролет 6 метров, 9 метров, 12 метров , ширина проезжей
части 3 метра , грузоподъемность однопутного моста 10-15 тонн, скорость проезда по мосту - 4 км/час ), с применением
замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со встроенным бетонным
настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в
штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет предварительно напряжения
гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD
Для обеспечения, высокой надежности испытания узлов и фрагментов компенсатора
пролетного строения
из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный ,
ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со
встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой
стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между диагональными
натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной
фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа
"Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих
элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного строения моста
с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с
использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных
испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в
американскими
инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в
штате Монтана в 2017 году, необходимо использование изобретение "Огнестойкий компенсатора программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
гаситель температурных напряжений " МПК F16L 23/00, А16Д 27/2 ( направлено в ФИПС 14.02.2022) на
фланцевых фрикционно-подвижных соединениях с учетом сдвиговой прочности , расположенными в
длинных овальных отверстиях, с целью обеспечения надежности соединения, при температурных
колебаний и при импульсных растягивающих и динамических нагрузках), согласно изобретениям проф.
дтн. ПГУПС А.М.Уздина: №№ 1143895, 1174616, 1168755, 2010136746 "Способ защиты зданий", 165076
"Опора сейсмостойкая", 2550777, 154506 "Панель противовзрывная", осуществляется за счет увеличения
демпфирующей способности опоры при импульсных растягивающих нагрузках путем использования фрикционноподвижных соединений для скользящих опор( изобретение, патент № 165076 "Опора сейсмостойкая") и согласно
изобретениям патенты №№ 1143895, 1168755, 1174616, автор проф.д.т.н. ПГУПС А.М.Уздин, и использования для
строительных конструкций и трубопровода демпфирующие компенсаторы для системы противопожарной защиты
,демпфирующих компенсаторов (заявка № а 20210217 от 15.07.21 "Фланцевое соединение растянутых элементов
трубопровода со скошенными тор-цами" Минск ).
Согланоо изобретениям, патенты №№ 165076 ("Опора сейсмостойкая"), 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616,
2550777, предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов (в районах с сейсмичностью

140.

более 8 баллов необходимо использование демпфирующих опор на фрикционно-подвижных соединениях и для
соединения трубопроводов демпфирующими компенсаторами с болтовыми соединениями, расположенными в
длинных овальных отверстиях с целью обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках).
Испытания проводились на соответствие группам механической прочности на вибрационные ударные воздействия:
М5-М7, М38-М39 методом численного моделирования на взаимодействие опор скользящих и трубопровода с
геологической средой в ПК SСАD. Фрикционно-подвижные демпфирующие соединения выполнены в виде болтовых
соединений с контролируемым натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях согласно СП
14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» п. 9.2), .на устойчивость при сейсмическом
воздействии до 9 балов по шкале MSK-64 включительно при уровне установки 70 метров над
нулевой отметкой для изобретений №№ 165076 ("Опора сейсмостойкая"), 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616, 2550777, предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более
8 баллов (в районах с сейсмичностью более 8 баллов необходимо использование демпфирующих
соединения и опор на фрикционно-подвижных соединениях и для соединения
металлоконструкций (МК) и стальных трубопроводов с демпфирующими компенсаторами с
болтовыми соединениями, расположенными в длинных овальных отверстиях с целью
обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках).
Испытания проводились на соответствие группам механической прочности на вибрационные
ударные воздействия: М5-М7, М38-М39 методом численного моделирования на взаимодействие
опор скользящих и трубопровода с геологической средой в ПК SСАD. Фрикционно-подвижные
демпфирующие соединения выполнены в виде болтовых соединений с контролируемым
натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях согласно СП 14.13330.2014
«Строительство в сейсмических районах» п. 9.2).
Содержание вредных веществ в воздухе рабочих помещений не должно превышать
допустимых значений по ГОСТ 12.1.005-88;
При работе с Составом необходимо использовать индивидуальные средства защиты
органов дыхания по ГОСТ 12.4.034, защиты кожи рук по ГОСТ 12.4.068, защиты глаз по ГОСТ
Р 12.4.013, специальную одежду по ГОСТ 12.4.011 и ГОСТ 12.4.103.
1. Введение
1
2. Место проведения испытаний СПб ГАСУ 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул, д. 4 [email protected]
3.Испытательное оборудование и измерительные приборы. Условия проведения испытания на скольжение и
податливость
4. Цель испытаний: оценка сейсмостойкости в ПК SCAD математических моделей и фрагментов антисейсмического
фрикционно- демпфирующего соединения с контролируемым натяжением строительных конструкций предназначенных
для сейсмоопас-ных районов с сейсмичностью более 9 баллов, серийный выпуск.
3
4
5.Применение численного метода моделирования при испытании в ПК SCAD с помощью фрикционных протяжных
демпфирующих компенсаторов (ФПДК), предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов.
Испытание фрагментов ФДПК.
5
6. Изобретения, используемые при испытаниях, предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9
баллов с трубопрово-дами, с креплением трубопроводов к опоре скользящей с помощью фрикционных протяжных
демпфирующих компен-саторов (ФПДК).
7. Результаты и выводы по испытаниям математических моделей с помощью косых антисейсмических компенсаторов,
предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов с трубопроводами.
8.Литература, использованная при испытаниях на сейсмостойкость математической модели при испытаниях в ПК SCAD и
при испытаниях узлов крепления опоры скользящей к трубопроводу, предназначенных для сейсмоопасных районов с
сейсмичностью более 9 баллов.
22
1.Введение
При испытаниях в ПК SCAD математических моделей узлов и фрагментов компенсатора
пролетного
строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный,
автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным
5
59
60

141.

способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) ,
системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между
диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного
строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со
сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
пластичных ферм
предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов, с креплением трубопровода с помощью
фрикционных протяжных демпфи-рующих компенсаторов (ФПДК) с контролируемым натяжением, расположенных в длинных
овальных отверстиях было использо-вано численное моделирование в ПК SCAD Office (метод аналитического решения задач
строительной механики с помощью физического, математического и компьютерного моделирования взаимодействия
оборудования и трубопроводов с геологической средой, метод оптимизации и идентификации динамических и статических задач
теории устойчивости, в том числе нелинейным методом расчета с целью определения возможности их использования в районах с
сейсмичностью более 9 баллов (в районах с сейсмичностью более 8 баллов необходимо использование для соединения
трубопровода косых компенсаторов с применением фрикционно-под-вижных болтовых соединений с длинными овальными
отверстиями согласно изобретениям №№ 1143895, 1174616,1168755, с использованием сейсмостойких маятниковых опор на
фрикционно- демпфирующих соединениях (для трубопроводов) согласно изобретения, патент № 165076 ( «Опора сейсмостойкая»),
согласно СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» п. 9. Фрикционно- подвижные соединения, работающие на
сдвиг выполнены с использованием фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в
паз шпильки медным обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,
РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001. -050- 73,альбома 1-487-1997.00.00 и изобрет. №№ 4,094,111 US, TW201400676 Restraintantiwindandanti-seismic-friction-damping-device Мкл E04H 9/02, в местах подключения трубопроводов к сооружениям, изготавливаемых
в соответствии с техническими условиями и ГОСТ, трубопроводы должны быть уложены в виде "змейки" или "зиг-зага "согласно
ГОСТ 15150, ГОСТ 5264-80-У1- 8 , ГОСТ Р 55989-2014, СП 73.13330 (п.п.4.5, 4.6, 4.7); СНиП 3.05.05 (раздел 5)).
[email protected] (921) 962-67-78, (996) 798-26-54.
Узлы и фрагменты антисейсмического компенсатора для трубопровода (дугообразный зажим с анкерной шпилькой) прошли
испытания на осевое статическое усилие сдвига в ИЦ "ПКТИ-СтройТЕСТ" (протокол №1516-2 от 25.11.2019). Настоящий протокол не
может быть полностью или частично воспроизведен без письменного согласия «Сейсмофонд», [email protected] т/ф. (812) 69478-10 (996) 798-26-54
Испытания на сейсмостойкость математических моделейпредназначен для сейсмоопасных районов с
сейсмичностью, до 9 баллов, серийный выпуск. В районах с сейсмичностью более 9 баллов, необходимо
использование изобретение "Огнестойкий компенсатора - гаситель температурных напряжений " МПК
F16L 23/00, А16Д 27/2 ( направлено в ФИПС 14.02.2022) на фланцевых фрикционно-подвижных
соединениях с учетом сдвиговой прочности , расположенными в длинных овальных отверстиях, с целью
обеспечения надежности соединения, при температурных колебаний и при импульсных растягивающих и
динамических нагрузках), согласно изобретениям проф. дтн. ПГУПС А.М.Уздина: №№ 1143895, 1174616,
1168755, 2010136746 "Способ защиты зданий", 165076 "Опора сейсмостойкая", 2550777, 154506 "Панель
противовзрывная", с креплением трубопроводов с помощью фрикционных протяжных демпфи-рующих компенсаторов
(ФПДК) с контролируемым натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях производились нелинейным методом
расчета в ПК SCAD согласно СП 16.13330. 2011 (СниП II-23-81*), п.14,3 -15.2.4, ТКТ 45-5.04-274-2012(02250), п.10.3.2-10.10.3, ГОСТ Р
58868-2007, ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546. 3-98, СП 14.13330-2014, п.4.7, согласно инструкции «Элементы теории трения, расчет и
технология применения фрикционно-подвижных соединений», НИИ мостов, ПГУПС (д.т.н. Уздин А.М. и др.) проводились в
соответствии с ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546.3-98, СП 14.1330-2011, п. 4.6, ГОСТ Р 54257-2010, ГОСТ 17516. 1-90, МДС 53-1.2001, ОСТ
36-72-82, СТО 0051- 2006, СТО 0041-2004, СТП 006-97, СП «Здания сейсмостойкие и сейсмоизолированные», Правила
проектирования.2013, Москва. Д.т.н. Кабанов Е.Б. «Направления развития фрикционных соединений на высо-копрочных болтах»,
НПЦ мостов СПб, согласно мониторингу землетрясений и согласно шкалы землетрясений, с учетом требований НП-31-01, в части
категории сейсмостойкости II «Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций» и с учетом требований предъявляемых к
оборудованию (группа механического исполнения М39; I и II категории по НП 031-01; сейсмостойкость при воздействии МП3 7
баллов ПЗ 6 баллов при уровне установки на отметке до 10 (25) м включительно, с учетом спектров отклика здания АЭС, согласно
научного отчета: Синтез тестовых воздействий для анализа сейсмостойкости объектов атомной энергетики.
Материалы лабораторным испытаниям испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного
строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный,
автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным
способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) ,
системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между
диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного
строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со

142.

сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году и фрагментов, узлов упругопалстического
пластичных ферм
сдвигового компенсатора, для армейского сбороно- разборного пролетного надвижного строения моста (надвижной пролет 6
метров, 9 метров, 12 метров , ширина проезжей части 3 метра , грузоподъемность однопутного моста 10-15 тонн, скорость
проезда по мосту - 4 км/час ), с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно"
( серия 1.460.314 ГПИ "Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со
встроенным бетонным настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной
205 футов (60 метров) в штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет предварительно
напряжения гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина
№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 и изобртений Красноярского ГАСУ №№ 228415,
2503783, 2247813, и Казанского ГАСУ с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD , хранятся
в
библиотеке СПб ГАСУ 190005, 2-я Красноармейская дом 4 [email protected]

143.

строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана,
США узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях
упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
Рис. 6. Пролетное
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году.
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм

144.

145.

146.

147.

148.

149.

Рис. 3. Проверка при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ ,
состояния стержня в конце цикла итерации, для ускоренного
монтажа временной надвижки длиной 12 метров
шириной
3 метра упругопластинчетых
пространственных пролетных ферм быстро собираемого моста с применением замкнутых
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа
"Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция" для системы несущих
элементов и элементов проезжей части пролетного
надвижного строения моста с быстросъмеными упруго
пластическими компенсаторами ( заявка на
изобретение: "Антисейсмическое фланцевое
фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов
" № 2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС
заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо демпфирующей жесткостью, приспособленных на

150.

предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной
обожженной гильзы, бронзовой втулки, тросовой гильзы
стального троса в полимерной оплетке или фрикциболта с забитым медным обожженным клином в
прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке
стягивающего -контрольным натяжением болта,
расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№
1143895Ю 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020, 154506 испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного
строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный,
автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным
способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) ,
системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между
диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного
строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со
сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
пластичных ферм
Bспытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях
упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
2017 году и Стержень, упругий в начале шага, остается упругим в
конце шага нагружения, если абсолютное значение напряжения
в нем меньше предела текучести. В противном случае
стержень в конце шага считается достигшим текучести.
Коэффициент снижения нагрузки вычисляется следующим
образом:

151.

Рассмотрим стержень, состояние которого на шаге было
принято пластическим состоянием. Для упругой и
пластической деформаций задаются пределы погрешностей Se
и ёр. Типичными значениями пределов погрешностей можно
считать 5S = 10-10 и 5р = 10 6 . Стержень испытывает на шаге
пластическую
деформацию, если значение абсолютной величины инкремента
пластической деформации | sp| превосходит погрешность ёр. В
противном случае стержень во время шага был упругим
вопреки допущению, принятому в начале шага, и в программе
устанавливаются соответствующие флажки.
Если проверка состояния стержней в конце первого цикла
итераций показывает, что ни один их стержней не изменил
состояния, то цикл считается завершенным. Если хотя бы
один из стержней перешел в упругое состояние, шаг
нагружения повторяется с использованием новых состояний
стержней.
В противном случае хотя бы один из стержней перешел в
пластическое состояние, и вычисляется наименьший
коэффициент редуцирования rmm. Пробное состояние
масштабируется при помощи этого коэффициента, и цикл
завершается.
В начале второго и всех последующих циклов итераций на шаге
нагруже- ния, состояние стержня принимается равным его
состоянию в конце предыдущего цикла. Вычисляется матрица
секущей жесткости для текущих инкрементов перемещений и
состояния стержней. Процедура продолжается так же, как и в
предыдущем цикле. Итерации на шаге нагружения
завершаются, когда норма погрешности пробного решения
становится меньше заданного предельного значения.
Пошаговое нагружение завершается, когда достигается
предельная нагрузка или когда выполняется заданное число
шагов нагружения. Предельная нагрузка считается
достигнутой, когда максимальное заданное число делений
длины хорды в методе постоянных дуг не приводит к

152.

формированию положительно определенной матрицы секущей
жесткости или к сходимости метода для пробного состояния
фермы на шаге нагружения.
4. При лабортарных испытаниях в СПб ГАСУ проводился расчет двухпролетной фермы на
предельную нагрузку Данный пример демонстрирует применение прямого метода расчета на
предельную пластическую нагрузку, описанного в разделе 3, к анализу двухпролетной фермы,
для ускоренного монтажа временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! (
серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и
элементов проезжей части пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными
упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02
от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей
жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки,
тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего
-контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755, 1174616,
2010136746, 2550777, 165076, 1760020, 154506 и испытания узлов и фрагментов компенсатора
пролетного строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров ,
однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн ,
ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами (
компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений
между диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из
пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей
прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" )
для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного
пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с
со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
пластичных ферм
Рис. 4. При лаборотрных испытаниях в СПб ГАСУ исползовался американский аналог моста
Bailie bridge его аксонометрическую проекцию двухпролетной фермы (диагонали на показаны)
для ускоренного монтажа временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! (
серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и
элементов проезжей части пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными
упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02

153.

от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей
жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки,
тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего
-контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755, 1174616,
2010136746, 2550777, 165076, 1760020, 154506
Узлы и фрагнетиы испытвались при испвтаниях в СПб ГАСУ конструкций фермы состоит из
четырех поясов, крестовой решетки и вертикальных связей-диафрагм, установленных в
каждой панели длиной 2 м. Площади сечения элементов поясов и диагональных элементов
равны 0,0008 м2; площади сечения вертикальных и горизонтальных элементов связей 0,0006м2. Опоры в середине длины фермы представляют собой неподвижные шарниры
(перемещения по трем направлениям координационных осей равны нулю), крайние опоры подвижные шарниры (перемещения по направлениям осей х2и х3 равны нулю, перемещение
вдоль оси x1 возможно). Все стержни имеют пре5
2
8
2
дел текучести 2,4 10 кН/м и модуль упругости 2,1^10 кН/м . Схема нагружения состоит из двух
вертикальных сосредоточенных сил в 100 кН каждая, приложенных в средних узлах верхнего
пояса правого пролета фермы (см. рис. 4). Результаты расчета приведены на рис. 5 для грани
фермы x2 = 0 с учетом симметрии задачи. Стержни, находящиеся на шаге нагружения в
пластическом состоянии, показаны на рисунке сплошной жирной линией. Стержни,
достигающие предела текучести на данном шаге, показаны жирным пунктиром. На рисунке
показаны все изменения в состояниях стержней и нагрузки, при которых они происходят. При
уровне нагрузки 435,787 кН наступает текучесть в поперечной связи между загруженными
узлами, и формируется механизм разрушения конструкции. Предельный коэффициент
нагружения равен 4,542.
В протоколе отражены графики зависимости вертикальных перемещений от нагрузки для
трех свободных узлов нижнего пояса правого пролета фермы n11, n13 и n15 (см. рис. 5).
Поведение фермы остается почти линейным до уровня нагрузки около 370,0 кН, что
составляет 81,5% от предельной. Время, затраченное на выполнение прямого пошагового
расчета 36-узловой фермы на предельную пластическую нагрузку, составляет долю секунды.
для ускоренного монтажа временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! (
серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и
элементов проезжей части пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными
упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02
от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей
жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки,
тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего
-контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
2550777, 165076, 1760020, 154506, и испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного
строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный,
автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным
способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) ,
системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между
диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного

154.

строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со
сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (
60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
пластичных ферм

155.

156.

157.

158.

159.

строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана,
США для испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических
стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей
части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным
настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм
соединенных элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными
элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермыбалки с применением гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия
1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов
проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими
коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при
испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ
Рис. 6. Пролетное
организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году.
конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм

160.

161.

162.

163.

164.

165.

166.

Рис. 3. При лабораторных испывтаниях в СПб ГАСУ
проводилассь визуальная проверка состояния стержня в конце
цикла испытаний для ускоренного монтажа временной
надвижки длиной 60 метров шириной 3 метра
упругопластинчетых пространственных пролетных

167.

ферм быстро -собираемого моста с применением
замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция" для системы несущих
элементов и элементов проезжей части пролетного
надвижного строения моста с быстросъмеными упруго
пластическими компенсаторами ( заявка на
изобретение: "Антисейсмическое фланцевое
фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов
" № 2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС
заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо демпфирующей жесткостью, приспособленных на
предельную нагрузку и приспособляемость с учетом
больших перемещений за счет использования медной
обожженной гильзы, бронзовой втулки, тросовой гильзы
стального троса в полимерной оплетке или фрикциболта с забитым медным обожженным клином в
прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке
стягивающего -контрольным натяжением болта,
расположенного в длинных овальных отверстиях ,
согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№
1143895Ю 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020, 154506
Стержень, упругий в начале шага, остается упругим в конце
шага нагружения, если абсолютное значение напряжения в нем
меньше предела текучести. В противном случае стержень в
конце шага считается достигшим текучести. Коэффициент
снижения нагрузки вычисляется следующим образом при
испытании узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных
ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3
метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с
пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных
элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и
нижним поясом фермы из пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "
Ленпроектстальконструкция" ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора
проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях

168.

упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных
американскими инженерами, при
строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в
2017 году.
элементов компенсатора–гасителя напряжений для пластичных ферм
Рассмотрим стержень, состояние которого на шаге было
принято пластическим состоянием. Для упругой и
пластической деформаций задаются пределы погрешностей Se
и ёр. Типичными значениями пределов погрешностей можно
считать 5S = 10-10 и 5р = 10 6 . Стержень испытывает на шаге
пластическую
деформацию, если значение абсолютной величины инкремента
пластической деформации | sp| превосходит погрешность ёр. В
противном случае стержень во время шага был упругим
вопреки допущению, принятому в начале шага, и в программе
устанавливаются соответствующие флажки.
Если проверка состояния стержней в конце первого цикла
итераций показывает, что ни один их стержней не изменил
состояния, то цикл считается завершенным. Если хотя бы
один из стержней перешел в упругое состояние, шаг
нагружения повторяется с использованием новых состояний
стержней.
В противном случае хотя бы один из стержней перешел в
пластическое состояние, и вычисляется наименьший
коэффициент редуцирования rmm. Пробное состояние
масштабируется при помощи этого коэффициента, и цикл
завершается.
При лаборатрных
испытаниях фрагментов, узлов упругопалстического сдвигового компенсатора, для
армейского сбороно- разборного пролетного надвижного строения моста (надвижной пролет 6 метров, 9 метров, 12 метров ,
ширина проезжей части 3 метра , грузоподъемность однопутного моста 10-15 тонн, скорость проезда по мосту - 4 км/час ), с
применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.314 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция") для системы несущих элементов плаcтинчато -балочных ферм, со встроенным бетонным
настилам ( ускоренным методом в полевых условиях) , по аналогу переправы через реку Суон , длиной 205 футов (60 метров) в
штате Монтана (США), с экономией строительных материалов до 30 процентов, за счет предварительно напряжения
гнутосварных замкнутых профилей, верхнего и нижнего пояса ферм, по изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020 и изобртений Красноярского ГАСУ №№ 228415, 2503783, 2247813, и
Казанского ГАСУ с использованием 3D -модель конечных элементов в ПK SCAD
Испытания проводились циклов итераций при шаговому
нагруже- ния, состояние стержня принимается равным его
состоянию в конце предыдущего цикла. Вычисляется матрица

169.

секущей жесткости для текущих инкрементов перемещений и
состояния стержней. Процедура продолжается так же, как и в
предыдущем цикле. Итерации на шаге нагружения
завершаются, когда норма погрешности пробного решения
становится меньше заданного предельного значения.
Пошаговое нагружение завершается, когда достигается
предельная нагрузка или когда выполняется заданное число
шагов нагружения. Предельная нагрузка считается
достигнутой, когда максимальное заданное число делений
длины хорды в методе постоянных дуг не приводит к
формированию положительно определенной матрицы секущей
жесткости или к сходимости метода для пробного состояния
фермы на шаге нагружения.
4.Испытание узлов и фрагментов двухпролетной фермы на
предельную нагрузку Данный пример демонстрирует
применение прямого метода расчета на предельную
пластическую нагрузку, описанного в разделе 3, к анализу
двухпролетной фермы, для ускоренного монтажа
временной надвижки длиной 60 метров шириной 3
метра упругопластинчетых пространственных
пролетных ферм быстро -собираемого моста с
применением замкнутых гнутосварных профилей
прямоугольного сечения типа "Молодечно! ( серия
1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для
системы несущих элементов и элементов проезжей
части пролетного надвижного строения моста с
быстросъмеными упруго пластическими
компенсаторами ( заявка на изобретение:
"Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное
соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L
23/02 от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со
сдвиговой фрикционо -демпфирующей жесткостью,
приспособленных на предельную нагрузку и
приспособляемость с учетом больших перемещений за
счет использования медной обожженной гильзы,

170.

бронзовой втулки, тросовой гильзы стального троса в
полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым
медным обожженным клином в прорезанный паз
болгаркой в стальной шпильке стягивающего контрольным натяжением болта, расположенного в
длинных овальных отверстиях , согласно
изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю
1168755, 1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020,
154506
Рис. 4. Ппоказаны узлы для исптвнеи монтажных узлов надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра упругопластинчетых пространственных пролетных ферм быстро собираемого моста с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного
сечения типа "Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" для
системы несущих элементов и элементов проезжей части пролетного надвижного строения
моста с быстросъмеными упруго пластическими компенсаторами ( заявка на изобретение:
"Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение для трубопроводов " №
2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо демпфирующей жесткостью, приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость
с учетом больших перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой
втулки, тросовой гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с
забитым медным обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке
стягивающего -контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных
отверстиях , согласно изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895Ю 1168755,
1174616, 2010136746, 2550777, 165076, 1760020, 154506 , узлов и фрагментов компенсатора
пролетного строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров ,
однопутный, автомобильный , ширина проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн ,
ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами (
компенсаторами ) , системой стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений
между диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из
пластинчатых пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей
прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" )
для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного
пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС А.М.Уздина с
со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и
использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет
американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя напряжений для
пластичных ферм
американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов (

171.

60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году.
Конструкция фермы состоит из четырех поясов, крестовой решетки и вертикальных связейдиафрагм, установленных в каждой панели длиной 2 м. Площади сечения элементов поясов и
диагональных элементов равны 0,0008 м2; площади сечения вертикальных и горизонтальных
элементов связей - 0,0006м2. Опоры в середине длины фермы представляют собой
неподвижные шарниры (перемещения по трем направлениям координационных осей равны
нулю), крайние опоры - подвижные шарниры (перемещения по направлениям осей х2и х3 равны
нулю, перемещение вдоль оси x1 возможно). Все стержни имеют пре5
2
8
2
дел текучести 2,4^10 кН/м и модуль упругости 2,1^10 кН/м . Схема нагружения состоит из двух
вертикальных сосредоточенных сил в 100 кН каждая, приложенных в средних узлах верхнего
пояса правого пролета фермы (см. рис. 4). Результаты расчета приведены на рис. 5 для грани
фермы x2 = 0 с учетом симметрии задачи. Стержни, находящиеся на шаге нагружения в
пластическом состоянии, показаны на рисунке сплошной жирной линией. Стержни,
достигающие предела текучести на данном шаге, показаны жирным пунктиром. На рисунке
показаны все изменения в состояниях стержней и нагрузки, при которых они происходят. При
уровне нагрузки 435,787 кН наступает текучесть в поперечной связи между загруженными
узлами, и формируется механизм разрушения конструкции. Предельный коэффициент
нагружения равен 4,542.
На рис. 6 показаны графики зависимости вертикальных перемещений от нагрузки для трех
свободных узлов нижнего пояса правого пролета фермы n11, n13 и n15 (см. рис. 5). Поведение
фермы остается почти линейным до уровня нагрузки около 370,0 кН, что составляет 81,5% от
предельной. Время, затраченное на выполнение прямого пошагового расчета 36-узловой фермы
на предельную пластическую нагрузку, составляет долю секунды. для ускоренного монтажа
временной надвижки длиной 60 метров шириной
3 метра упругопластинчетых
пространственных пролетных ферм быстро -собираемого моста с применением замкнутых
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно! ( серия 1.460-3-14 ГПИ
"Ленпроектстальконструкция" для системы несущих элементов и элементов проезжей части
пролетного надвижного строения моста с быстросъмеными упруго пластическими
компенсаторами ( заявка на изобретение: "Антисейсмическое фланцевое фрикционно подвижное соединение для трубопроводов " № 2018105803 F16L 23/02 от -7.06.2018 ФИПС
заявитель СПб ГАСУ ) , со сдвиговой фрикционо -демпфирующей жесткостью,
приспособленных на предельную нагрузку и приспособляемость с учетом больших
перемещений за счет использования медной обожженной гильзы, бронзовой втулки, тросовой
гильзы стального троса в полимерной оплетке или фрикци-болта с забитым медным
обожженным клином в прорезанный паз болгаркой в стальной шпильке стягивающего контрольным натяжением болта, расположенного в длинных овальных отверстиях , согласно
изобретениям проф ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 2550777,
165076, 1760020, 154506

172.

173.

174.

175.

176.

177.

178.

179.

180.

181.

182.

183.

184.

185.

186.

Condition Assessment and Adaptation of Bailey Bridges as a Permanent Structures
Barasa Anthony Kusimba
1,*,
Tshewang Rinzin
2,
Yuki Banno
1 and
Koji Kinoshita
1

187.

1
Department of Civil Engineering, Gifu University, 1-1 Yanagido, Gifu 501-1193, Japan
2
Department of Roads, Ministry of Works and Human Settlement, Gomphu, Zhemgang 34001, Bhutan
*
Author to whom correspondence should be addressed.
Appl. Sci. 2022, 12(22), 11673; https://doi.org/10.3390/app122211673
Received: 6 October 2022 / Revised: 8 November 2022 / Accepted: 12 November 2022 / Published: 17
November 2022
(This article belongs to the Special Issue Advanced Technologies for Bridge Design and Construction)
Download
Browse Figures
Review Reports Versions Notes
Abstract
The present study assessed the Bailey Bridge’s condition and investigated its adaptation as a permanent
structure, targeted the Acrow Bailey Bridge in Japan. Field diagnostic loading experiments were
performed under various loading conditions, such as dynamic and static loading tests. The onsite data
were obtained using a transducer, friction strain gauge, target measurements for the image processing
approach, and accelerometer. From the field measurements, the deflection and stresses of the bridge
were found to operate within the linear elastic region. The bridge was then accurately modeled based on
the in situ geometric configuration of the bridge, and Finite Element Analysis was performed. The
model’s accuracy was validated with the onsite data under the linear elastic domain. The model was
deployed to check for resistance of critical members. A nonlinear analysis based on the linear and
nonlinear buckling method was performed to determine the subject bridge’s Serviceability Limit State
and Ultimate Limit State. The results showed that the first out-of-plane eigenvalue buckling analysis
could monolithically assess bridge members. Further, the study established digital twin models resolve
for historical data through in situ modeling measurements. Therefore, the findings obtained in this study
highlight the bridge’s Structural Health Condition, bearing capacity, and propose a framework for
adaptation as a permanent structure.
Keywords:
bailey bridge; bearing capacity; bending moment; deformation; deflection; static and dynamic
loading; historical data
1. Introduction
1.1. Background
A Bailey Bridge is a prefabricated truss bridge type whose symmetrically bending moments vary from
maximum to zero from the center span to the end posts. This aspect is fundamental during their design
because the end bays are not entirely used, exposing the center bays to maximum stress [1]. Bailey
Bridges were initially meant for military use. However, their benefits have been diversified from
temporary to semi-permanent or permanent due to their ease of transportation, low cost, flexible
structural form, onsite fabrication, and versatility in accommodating various loading requirements [2].
The panel elements are interchangeable, making them easy to assemble by pinning the components
under different configurations. It takes at least 40 min for a simple combination of double truss
employing the cantilever launching method short of falsework [3]. Structural degradation due to loss of
parts is expected; primarily, loose pins that readjust during the dynamic movement of traffic have been
reported. Additionally, they are subject to maintenance issues and lack of historical data [4], such as the
bearing capacity. Therefore, it is advisable to assess their structural integrity.
To verify the load-bearing performance of an actual Bailey Bridge, Yi et al. [4] King et al. [5] and
Khounsida et al. [2,6] are hereafter worth mentioning. The authors [2,4,6] exploited the Diagnostic load
test using Dynamic and Static Loading (DSL) to certify the bearing capacity for both in-service [2,6] and
out-of-service bridges [4]. Diagnostic load testing is meant to assess the structural response of a bridge,
and update or calibrate an analytical model for decision-making. The calibrated model is then deployed
to evaluate the load rating factors, particularly to determine load rating and safety. Conventionally, the
loads applied are below the bridge’s capacity—similar to serviceability limit state conditions; hence
larger loads are extrapolated. Consequently, Yi et al. established that the design drawing was unavailable
during the load rating of the ‘Engineers Bridge’ pinned arch bridge. Three targets were selected, ¼ span,
mid-span, and ¾ span, to establish deflection using a total station with an accuracy of 0.2 mm. The

188.

author modeled the bridge using existing onsite geometry for the bridge to be analytically examined and
compared the deflection results with field measurements. The author went further and established the
load rating based on the serviceability and ultimate limit of the bridge using the current codes,
demonstrating an approach for establishing the bearing capacity [4]. On the other hand, King et al. found
that to evaluate the structural response of a Bailey-type Bridge, actual loading conditions should be
tested, and a numerical model employed to examine the nonlinear response. Under laboratory testing
the author used a 130-t Universal dynamic Servo-hydraulic Tester to simulate various loading conditions
and Linear Variable Differential Transformer (LVDT) displacement sensor to monitor deflections [5].
Further, Khounsida et al. determined the Bailey Bridge response through onsite experimentations and
structural analysis of a bridge in Laos [6]. The author acquired on-site data statically by displacement
transducers and total station, and dynamically using an accelerometer positioned at optimum locations
along the girders for maximum deflection. In each of these studies, the evaluation of load-bearing
performance by linear or nonlinear finite element analysis of digital twins is based on actual and on-site
member measurements. Therefore, it is thought that appropriate maintenance and management of a
permanent bridge can be performed by clarifying the bearing capacity and ensuring the conversion from
a temporary bridge to a permanent bridge.
The present study aims to assess a Bailey Bridge’s condition and investigate its adaptation as a
permanent structure. The Sukumo bridge was targeted, the only Bailey Bridge type in Uchiko Town,
Shikoku Island, Japan. First, diagnostic loading field experiments were performed through DSL tests to
examine the static and dynamic behavior of the Sukumo bridge. The structural responses were
determined both statically and dynamically. The LVDT displacement transducer and image processing
approach assessed the deflection on static loading conditions, while the Micro-electromechanical
Systems (MEMs) accelerometer for dynamic loading deflection [7,8]. Frictional strain gauges [9,10]
accounted for the strains. Then, the bridge’s Finite Element Analysis (FEA) model (digital twin) was
developed, and its validation was confirmed compared to the field measurement results. Further,
nonlinear analysis was performed using the validated model to examine the load bearing capacity of the
Sukumo Bailey Bridge. Based on these, the possibility of adaptation of the Sukumo bridge as a
permanent structure was evaluated.
1.2. Bailey Bridge Structural Characteristics
Numerous bridges have been made from the typical Bailey Bridge panel using different designs and
material strengths:
1.2.1. First Generation
The Bailey Bridge was designed by Sir Donald Bailey and patented in 1943 [3,4]. It was the basis for the
current modular bridge. The bridge was a transportable, prefabricated truss bridge realized by
developing new construction methods and panel connection systems from the Callender-Hamilton
Bridge [11,12]. Each member of the Bailey Bridge is standardized, as shown in Figure 1a. Depending on
the span length and the number of lanes, the strength of the girders can be increased by stacking
multiple panels of typical dimensions 3050 mm × 1550 mm or connecting them vertically. In addition, it
uses hollow high-grade, lightweight steel material that can be transported manually and does not require
special tools. The first-generation Bailey Bridges are classified into M1, M2, and M3. Bailey M1 is the
initial type, while the predecessor Bailey M2 was designed by widening the road by 12% feet, and Bailey
M3 was an improvement of Bailey M2 [13].

189.

Figure 1. (a) Typical Bailey Bridge, (b) Mabey Bailey Bridge, (c) Acrow Bailey Bridge and (d) M2 typical end
shear/post.
1.2.2. Second Generation
After the Bailey Bridge patent expired in 1970, Thos Storey Engineers Ltd. and Mabey Johnson Ltd.
introduced the Acrow 1, Acrow 500, and Mabey Super Bailey & Compact 100 in that order. The Acrow 1
Bailey Bridge had a diamond panel configuration with the transom moving in the diamond panel. It was
conspicuous due to its method of eliminating stress related to pinhole sag and global deflection due to
the diamond configuration. The design could accommodate two transoms per panel. On the other hand,
the Acrow 500, introduced in 1987, used a single universal transom at each bay, retaining its panel
dimension illustrated in Figure 1c. The Mabey Super Bailey was introduced in 1967 with improved detail
and strength than the typical Bailey but with similar panel dimensions [11]. The lower chords panel used
bolts and facing plates on the top chord for strength. Its predecessor, the Mabey Compact 100 [13,14],
used high-grade steel and channel sections as bracing frames with one transom per panel. The second
generation of the Bailey Bridge is lighter than the original Bailey Bridge and uses the same end post
configuration with varying dimension as the M2-type typical Bailey Bridge demonstrated in Figure 1d—
measurements from site.
1.2.3. Third Generation
The Mabey Compact 200 and Acrow 700 came with increased panel depth, approximately 50% higher
panel height, and 20% more potent in shear than the original Bailey Bridge demonstrated in Figure 1b,c.
The depth improved its stability and potential to accommodate a wider roadway of 7.3 m. Mabey
Compact 200 was used during the construction of the Baker bridge in 2009 in Cambria, Britain. The
Acrow 500 was replaced with the Acrow 700, later adopted as Acrow 700XS [11]. The Acrow 700XS were
assembled for recovery efforts at ground zero of the World Trade Center, during the terrorist attack, in
record time. The structure was erected on prefabricated piers, moving a record 1.8 million tons of debris.
Additionally, it was also operational during the rebuilding process. On the other hand, New Jersey
Turnpike Authority employed the 700 series to create a diversion during the upgrade of the existing
bridge in a record 15 min [11].
2. Field Experiment
2.1. Target Bailey Bridge
Figure 2 shows the target Bailey Bridge referred to as the Sukumo Bailey Bridge. The bridge is in Uchiko
Town, Kita District, Ehime Prefecture, along the junction of Route 56 highway. The bridge was built in
1997 as a temporary structure to serve as an access for constructing one of the Matsuyama Expressway
(E56) piers across the Nakayama River. The bridge spans 31.81 m, having a carriage width of 4.0 m, as
shown in Figure 2a–c. The bridge has an alleged loading capacity of 25 T, sourced from interviews with
Uchiko Town municipal offices. It is a third-generation Bailey Bridge Acrow type Double Single Reinforced
(DSR), with a panel of 3.976 and 2.134 m, length, and height, respectively.

190.

Figure 2. (a) Sukumo bridge. (b) The front view—end shears/posts. (c) The side view—panel sections.
2.2. Load Test
Load tests were performed statically and dynamically to examine the static and dynamic behavior of the
Sukumo Bridge. Before the loading tests, three types of loading cases were selected, not to exceed the
Sukumo bridge’s presumed loading capacity (i.e., 25 Tons). It was assumed that the loads chosen were
within the elastic region.
Equation (1) summarizes the approach for load selection. A bridge (Bailey) has an elasticity range that
departs from its linear elastic region when the applied loads exceed its bearing capacity. This principle is
critical in the structure’s bearing capacity that dictates its capacity—Serviceability Limit State (SLS).
Hence, it refrains the structure from plastically deforming (aid in predicting various effects of load on a
structure) when the loads are beyond the design capacity—Ultimate Limit State (ULS). The decking joints
are critical, considering they receive the full effect of dynamic hammering of loads; it is prudent not to
exceed the design tolerance [5,6]. Therefore, the choice of loads was dictated by the principle of
superposition summarized in Equation (1), where δi-n denoted displacement (mm), Fi-n denoted Load
(Tons), and m denoted slope.
⎧⎩⎨⎪⎪
(δi,Fi), Fi=mδi+Ci
(δii,Fii), Fii=mδii+Cii(Fi+Fii)=m(δi+δii)+(Ci+Cii)
(1)
Table 1 shows the three types of loading cases. Loading cases are 1 was a car whose weight was 1.57
Tons, 2 was a Truck whose weight was 12.24 Tons, and 3 was a crane whose weight was 19.66 Tons,
excluding the average weight of the driver weighing 55 kg. These weights were loaded statically and
dynamically onto the bridge. After this, the loading conditions are explained in detail.
Table 1. Three types of loading cases.
2.2.1. Static Loading Condition
Figure 3 shows the static loading conditions. Due to the constrained width of the structure, 4.0 m;
symmetrical loading was limited. Hence, the Load’s Center of Gravity (COG) was established from the
load axles for optimum positioning of the load cases, as shown in Figure 3. The bridge deck was
demarcated widthwise 0.74, 0.93, and 0.91 m from the center of the lane, as illustrated in Figure 3. The
dimensions were based on the loading cases. Lengthwise, the structure was divided into 6 sections with
5 targets at 5.0–5.905 m along the bridge t1 to t5. Loading case 1 was set at the mid-span of the Sukumo
Bridge (t3), while loading cases 2 and 3 were set at targets t1 to t5, ensuring the axles COG coincides with
the target axis as indicated in Figure 3a–c.

191.

Figure 3. Static loading conditions (unit: m): (a) Loading case 1; the target set at midspan (t3) for
measurement of displacement; Metadata: Car, wheel spacing of 1.48 m and axle spacing of 2.85 m. (b)
Loading case 2; targets are set along the bridge span t1–t5; metadata: Truck, wheel spacing of 1.85 m
and axle spacing of 5.7 or 1.37 m. (c) Loading case 3; targets are set along the bridge span t1–t5;
metadata: Crane, wheel spacing of 1.82 m, and axle spacing of 3.20 m.
2.2.2. Dynamic Loading Condition
The dynamic load test under ambient conditions was conducted such that the car, truck, and crane drove
over the bridge from the left to right banks of the span portrayed in Figure 3. RL and LR denoted the

192.

situation from the Right bank to the Left bank and vice versa. During the dynamic loading test, a
minimum velocity of 3 km/h and a maximum of 20 km/h was maintained to establish the global dynamic
behavior of the bridge.
2.3. Measurement Plan
The underlying reason for instrumenting [15] the bridge was to examine the response of the bridge
under various loading conditions. The global deformation or deflection of the bridge is a measure of its
stiffness [16,17]. On the other hand, stresses will give us the local behavior of elements that might
prompt fatigue evaluation of the various elements [15]. Measurement instruments at our disposal were
limited to the LVDT—displacement transducers, Friction strain gauge, image processing, and MEMs
accelerometer. The transducers and image processing determined the deflection angle and deformation.
On the other hand, the strain gauges determined the local strains during loading, while the
accelerometer established the structural dynamic response during loading.
2.3.1. LVDT Displacement Transducer Setting
Figure 4a shows the set locations of the LVDT—displacement transducers. CDP-type [18] LVDT
displacement transducers were exploited with a capacity of 25–100 mm, due to their stability,
nonlinearity of 0.1% Rated Output, sensitivity of 100–500 (×10−6 strain/mm), and accuracy of ±0.1%.
They were set at the end of the right and left end shears/post, attached to the bottom chord by a rigid
magnet, demonstrated in Figure 4b,c, denoted as R1, R2, R3, R4, L1, and L2 to achieve a good deflection
profile. The deflection is attributed to the composite actions between the panels’ chords and the
respective members. Additionally, the transducers exclusively determined the displacement
measurements under static loading conditions. To achieve the profile along both spans at intervals of
approximately 5.0 m, the deflection angle from a point normal to the bearing on the base plate was
determined from Equation (2). The latter was diagrammatically summarized in Figure 4d. LVDT
displacement transducers were set on the abutment from a point 400 mm from a point normal to the
bearing on the base plate presented in Figure 4b,c. They were then connected to a data logger DC-204R
for recording voltage output emanating from the LVDT Transducer. It, in this way, acted as a link to the
PC, controlled by DC-7630 Tokyo Sokki as the system interface with multichannel capabilities.
θ=sin−1,V0−V1r(2)
where θ—Deflection angle, V0—Initial transducer reading, V1—Transducer reading after loading, r—
Distance between LVDT displacement transducer shaft to a point on the base plate and normal to the
bearing.
Figure 4. (a) Measurement instruments setup, (b) LVDT displacement transducer setup, (c)
Determination of the deflection angle.
2.3.2. Frictional Strain Gauge Setting
Figure 4a,d also show the location of the Frictional strain gauges [9] attached. The location was chosen to
understand the symmetrically bending moments of the Sukumo bridge. Bailey Bridges have maximum

193.

compressive stresses at the center bays’ top chord *1,2,14]. Hence, the gauges were placed on the top
chords and both sides of the inner bridge panels’ web section. They were denoted in relation to the flow
of the stream where Us and Ds meant Up-stream and Down-stream likewise. As a result, they were
symmetrically skewed along the center line, Us2 and Ds1. On the other hand, Us1 and Ds2 were placed
approximately 9.015–9.285 m from the center line completing the skew symmetry as detailed in Figure
4a. Their placement on the top girder ensured maximum global response. The magnetic frictional strain
gauges were the FGMH series with a gauge length of 1.0 mm. They consisted of a rubber layer on their
contact surface and a magnetic ring pressing against the web-section on the top chord. Strains are
recorded due to friction caused by the target surface because of acoustic emissions [9]. They were wired
to the end shears of the bridge with insulated, low-resistance copper wires approximately 15 m long on
both spans. They were then connected to a quarter bridge (for voltage input) and a microprocessor data
logger DC-204R system through a converter connected to a PC as the controller—DC-7630 Tokyo Sokki
for calibration, manipulation, visualization, and data extraction interface. The controller had eight
channels on either side of the bridge for the strain gauge, and the LVDT displacement transducer had a
shared interface.
2.3.3. Target Setting for Image Processing Approach
Figure 5 shows the configuration of the image processing approach employing MOVIAS neo by Nac.
Image Technology Co., Ltd. located in Akasaka, Minato City, Japan, which is widely used in automotive
crash test analysis [7]. The targets were Quadrants deployed to track the frames for deflection. They
were set at 5.0 m at t1 to t5 on the top chord of both the left and right spans [7]. Figure 5a presents the
target setup along one of the spans. The approach is an improvement from conventional totals station
that only monitors one point, leading to limited information rather than point cloud data [8,17]. The
deformation of the targets was recorded from different monochrome cameras, shooting angles, and
resolutions of A: 4608 × 3456 pixels, B: 5472 × 3648 pixels and C: 5184 × 345 pixels. Figure 5b illustrates
how the image processing approach determined the deformation. A preselected, fixed reference point
was established during the experiment for calibration using the recommended spatial resolution on the
user interface—the guard rail bolt, as shown in Figure 5c. The reference point was then used to
determine the displacement in reference to the target Quadrants. With a minimum resolution of 15
pixels, high center detection accuracy can be achieved on the quadrant. The target was set so that the
pixel luminance information coincides with the template size [7+. Hence, the difference (Δh) is then
resolved as the deflection value encapsulated in Equation (3). The instrument was only used during static
loading due to scan time delays.
(D0−Dn )=Δh
(3)
where, D0 Deformation/deflection reading after loading, Dn Deformation/deflection reading before
loading, and Δh Deformation or deflection in mm.

194.

Figure 5. (a) Image processing setup, Targets are set at specific spots, and structural responses are
determined from the recorded events. (b) Deflection determination was based on target/quadrant vs.
fixed bolt relationship. (c) Preselected rigid reference point—the guard rail bolt.
2.3.4. Accelerometer Transducer Setting
Figure 4a also shows the set location of the MEMs accelerometer transducer, which is an INTEGRAL PLUS
sensor with 15-min real-time deflection measurement capabilities. The sensor was adopted under a new
technology information system within the Ministry of Land, infrastructure, transport, and Tourism Japan
for inspection support. It is suitable for bridge spans less than 40 m, with a maximum running test of 40
km/h and an accuracy of 0.08 mm for steel bridges [19]. It was placed at the center span, as shown
in Figure 4a, on the upstream girder side of the structure. It measured the dynamic behavior of the
structure [19,20,21,22]. The measure of the vertical displacement of the structure against time under
different loading conditions was meant to determine the in-service behavioral response. Such conditions
illustrate the ambient condition of the structure relating to its day-in response [19].
Several parameters are employed in evaluating a structure’s dynamic condition, such as the natural
frequency, vibration modes, damping, and Dynamic Amplification Factor (DAF) [23,24]. Among them,
DAF is considered a critical parameter introduced in bridge design codes, for example, AASHTO 1996,
1997, and Eurocode 1-2. It establishes the structures’ inherent uncertainties that correlate with other
dynamic effects, such as pavement condition and extent of deterioration. Thus, it can contribute to
bridges’ structural condition. Therefore, a structural condition assessment of the Sukumo bridge was
based on DAF. It was calculated using Equation (4) [25,26].
DAF=(1+μ)=1+,Rdyn−RstatRstat(4)
where Rdyn, Rstat, and μ denoting maximum dynamic, static response, and dynamic amplitude
(deflection or deformation).
3. Results of the Field Experiment
3.1. Static Behavior
Figure 6 shows the deflection angle calculated from the transducer measurement and image processing
approach. In this figure, three loading cases are shown; case 1 (1.57 Tons), case 2 (12.24 Tons), and case
3 (19.66 Tons). The deflection angle calculated from the transducer on Loading case 1 ranged from
0.0004–0.0066 with a difference of 0.01; between R4 and R3, causing a deflection ranging from 0.0030–
0.0460 mm. On the other hand, Loading case 2 had a deflection angle ranging from 0.0166–0.0596 with a
difference of 0.04 and deformation of 0.1160–0.4160 mm; while Loading case 3 recorded deflections
from 0.0278–0.0925 with a residual of 0.06 with deformation of 0.1940–0.6460 mm. A deformation θ
less than 0.1 from Equation (2) was considered reasonable. It meant the structure operated using the
concept outlined in Equation (1) (principle of super-position). However, transducers R3 and R4, revealed
in Figure 6c,d, exhibited higher deflections from Loading case 2. It was suspected to be due to the
calibration and sensitivity of the transducer to higher loads. On the same note, the image processing
approach recorded deflections increasing from Loading cases 1–3, that is, Loading case 1—0.0079
(0.0548 mm); Loading case 2—0.0340 (0.2377 mm), and Loading case 3—0.0492 (0.3435 mm), with
minimal mean deviation from the transducer measurements of 0.0043, 0.0016 and 0.004 from Loading
case 1 in that order, exemplified in Figure 6. Significant ∆θ residuals were observed between the
displacement transducer and image processing approach. The Bailey Bridges consist of several panels
[27] on each span connected with pins whose tolerances vary. As a result, the pins reset during loading
[1+, leading to large deflections depending on the spans’ side (left or right span). Moreover, the bending
moment along the panels does not assume a perfect circular curve because the spans are an assembly of
panels having approximately similar rotational angles as opposed to a single continuous beam using the
second theorem (t2/1=Ax¯/EI) in Moment area method. Whereas t2/1 tangetial deviation, A area under
the curve on a cantelever beam, x¯ centroid, EI flexural rigidity (E modulus of elasticity and I moment of
inertia) [26,27]. Therefore, determining deflection from different locations will give rise to varying
results, LVDT at 400 mm, and image processing method at 5.905, 10.905, and 15.905 m. Further, the
image processing method’s targets were on the top chord which experienced compression during
loading. On the other hand, the displacement transducer was on the lower chord, which was vulnerable
to tension [2,27]. The phenomena correspondingly affect the profile hereafter presented in Figure 7.

195.

Figure 6. Deflection angles calculated from transducer and image processing measurements and FEA at
(a) R1. (b) R2. (c) R3. (d) R4. (e) L1. (f) L2.
Figure 7. Mean deformation profiles under loading cases 1, 2, and 3 along the five targets on the bridge
span.
Figure 7 shows the deformation profiles along the bridge span. From the results, the profile showed
symmetry at the center span, increasing with loading cases 1 to 3 on both the transducer measurement
and image processing approaches. The deformation at the center span was higher with the transducer
(tension members) than with the image processing approach (compression members) [2,27] with 2.18–
14.42 mm. The results show a linear-elastic behavior having approximately similar characteristics in both
approaches. Moreover, the deformation profile indicated an increasing bending moment from the end
shears to the center of the span. The phenomena were similar in both spans. In reference to the AASHTO
2010 Bridge design specification, the permissible in-service loading is span/800 [28], translating to a
maximum allowable deflection of 39.73 mm under load. Additionally, the theoretical pinhole sag
(Sag=dn2/8) of 28.48 mm for self-weight, where d was 3.56 (constant), and n number of bays. From the
experimental results, the maximum deflection obtained was 14.42 mm from the transducer’s influence
line that is below the prescribed limit.
Figure 8 illustrates the load-strain and stress-strain relationship. Bailey Bridges experience significant
stress at mid-span than end-shear during loading [14]. This aspect is of great importance in designing
truss structures ensuring reinforcement of the critical elements at mid-span that are fully stressed. The
strains were established during loading cases 1–3. Figure 8a,b indicates the effects of strain with loading.
The strains increased with the loading with no anomaly to indicate underlying local issues such as
fatigue. The strains had similar characteristics apart from differences due to the strain gauge placement
distances, which were not precisely co-linear (Us1 & Ds1) and alternate (Us2 & Ds2). However, a
symmetric relationship varies from the center, as shown in Figure 8a,b. The situation is critical for fixedpanel bridges indicating that the end posts/shears are not fully utilized. Consequently, reinforcing the
center bays ensures uniform distribution of stresses. The panel stress was calculated using averaged
values of Us1 and Ds1 with a modulus of elasticity of 2.0 × 105 MPa for a steel superstructure with a
concrete deck to establish the linearity. Figure 8c shows the stress-strain relationship. It was clear that
the bridge operated within the linear elastic range. Moreover, the stresses experienced in Loading case 3

196.

correspond to a similar study on the same bridge [29].
Figure 8. Load vs. strain relationship at (a) Downstream. (b) Up-stream. (c) Stress vs. strain relationship.
3.2. Dynamic Behaviour
Figure 9 illustrates the structural dynamic response. Figure 9a–c relay the various loading cases,
indicating the structural dynamic response. Measurements were recorded from cases 1–3 with an
average speed of 3–20 km/h practicable to prompt the dynamic structural effect, with 3 km/h considered
the crawling speed and 20 km/h considered the average speed [19,23,30,31]. The deformation response
ranged from 0–0.031, 1.30–1.932, and 11.249–15.844 mm from the loading cases, respectively, as
indicated in Figure 9d. The responses were random due to their dynamic nature. Still, it was observed
that the structural characteristic was linear from individual responses concerning the loading, and
unloading departure from the respective negative amplitude from Figure 9a–c. Each negative peak
indicated the maximum deflection and deviation from it during unloading, corresponding to a linear
elastic response.
Figure 9. Dynamic Response: (a) Loading case 1. (b) Loading case 2. (c) Loading case 3. (d) Maximum
deflections at each loading case.
The maximum deflection is supposedly more prominent than the static maximum response by
approximately 1.4 mm. As a result, the structure would seem nonlinear compared to the static response
of 14.43 mm [30]. From Equation (3), the DAF was derived as 1.09 with a structural span of 31.81 mm of
a one-lane bridge [23]. The parameter is well within the given threshold by ASSHTO 1997, indicating that
the deterioration is significantly low and within maintenance margins [31]. Since DAF is a modal
parameter that can reflect the dynamic performance of the bridge, it has proved to be a good indicator
of the pavement condition. Consequently, it lays the foundation for a maintenance schedule concerning
a well-conditioned pavement’s safe margins of 1.0–1.4 DAF. Structural failure constitutes numerous
aspects, such as fatigue failure, surface wear, and corrosion, that manifest [19,20,22,32] under dynamic
loading [30].
4. Structural Analysis
4.1. Structural Modelling
An FEA was done to validate the bridge’s structural behavior. Figure 10 shows the analytical structural
model. It was modeled according to in situ geometrical dimensions, as shown in Figure 2b,c. However,
the detailed design and specifications were not available. By design, modeling should adhere to reliable
documentation (as-built drawings) related to its geometry and material. The geometric structural details

197.

were recorded from the site. In case structural details are still unclear even after on-site measurement,
the Japanese, Philippine [33], Garden Reach Shipbuilders and Engineers Limited (GRSE) [34], and
Eurocode 1 & 2 [35,36] were used to supplement each other for any unclear details. Consequently, the
geometrical properties were considered with on-site dimensions provided in Table 2. A beam element
with 6 degrees of freedom at the respective nodes was applied to the superstructure, employing a onedimensional element. The beam element is mainly used for checking structural support systems. Quality
is far more critical than complexity, as is commonly used in structural design [37]. As a result, increasing
the computational speed beam element sufficed for the task. Some members were idealized; pin
connections were modeled monolithically between the members [1]. The deck section was modeled as a
shell element [37].
Figure 10. Analytical structural model.
Table 2. Onsite Structural Dimensions.
Loading was done at four points, considering the wheel spacing of the car, truck, and crane used in the
field experiment. The support boundary condition stipulated fixed and free ends, as shown in Figure 10.
Additionally, a rotational moment was allowed on the x-axis and restrained on the z and y-axis.
Permanent loads, specifically, the dead load of the superstructure minus the foundation settlement,
were considered with a gravity value of 9.806 × 103 N/kg. This gravity force was applied first in all cases
to deal with the dead load preceded by the live load. However, it is worth noting that wind, temperature,
and earthquake loads were not considered for the reasons subsequently explained.
As the span and height increase, the wind actions become more critical. Aeroelastic reactions occur
because of the dynamic action of winds impacting the galloping, vortex excitation, buffering, and
parametric resonance phenomena. However, the subject bridge had approximately 9 m clearance height
and an aeroelastic instability of 4 & 2.16, corresponding to the span-to-width and span-to-depth ratio.
Due to the consequent aeroelastic instability, it was considered not wind-sensitive [28,38,39,40,41].
Further, thermal distortions are significant when the superstructure is erected at temperatures that
significantly differ from its in-service condition (∆12 °C-annually), causing deformation by internal actions
on constrained sections (welded and pinned joints). However, the bridge’s flexible structural form allows
thermal distortions of no serious consequence to generate a theoretical structural distortion of less than
or approximately 13 mm [42,43]. On the other hand, earthquake actions relate to translational actions to
the base foundation, that is, inertial forces dependent on the geographic location. Earthquake loads
need not be observed unless the acceleration coefficient [42] exceeds 0.15 [44]. In that regard, the
chances of an earthquake generating an acceleration coefficient of more than 0.15 are close to zero in
the next 50 years [45]. This analysis was performed in ABAQUS CAE 2019 Software with a static solver,
due to its ability to address linear and nonlinear material and geometric [46] aspects.
4.2. Material Modelling
Figure 11 illustrates the bilinear stress-strain model. The material properties were adopted from the
Bailey Bridge manual, AASHTO 2010, and GRSE of a similar bridge design with Young’s modulus of 2.0 ×
105 MPa and Poisson ratio of 0.3 [14]. Moreover, it corresponded with previous studies [2,6,29]. In the
present study, a linear analysis was performed to validate the model’s accuracy, and a nonlinear analysis
for the bridge’s reliability. The superstructure was set as SM490 steel with a yield strength of 325 MPa
(