Усиления пролетного строения мостового сооружения с использованием треугольных балочных ферм для сейсмоопасных районов

1.

Ходатайство об оплате патентной пошлины за Уздина А М Егорову О А и просьба представить счет
для oплаты патентной пошлины Прилагаем копии СБЕР по оплате патентной пошлины за Уздина
Александра Михайловича Егорову Ольгу Александровну « СПОСОБ имени Уздина А. М. ШПРЕНГЕЛЬНОГО
УСИЛЕНИЯ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ мостового сооружения с использованием треугольных балочных ферм
для сейсмоопасных районов» МПК E 01 D 22 /00 ( аналог №№ 2804485, 153753,2669595, 80471, 2640855)
И ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА по повышению грузоподъемности пролетных строений мостового
сооружения , выполненные по заявке на изобретение" "Способ имени Уздина А. М. шпренгельного усиления
пролетного строения мостового сооружения с использованием трехгранных балочных ферм , для
сейсмоопасных районов" МПК E 04 D 22 /00 т/ф (812) 694-78-10 6947810@mail/ru http://t.me/resistance_test
Типовая документация на конструкции , изделия и узлы зданий сооружений [email protected] [email protected] [email protected]

2.

(21) РЕГИСТРАЦИОННЫЙ
ВХОДЯЩИЙ № 013574
Дата по СТУПЛЕНИЯ 05.03.2024
RU № 2024106154
(85) ДАТА ПЕРЕВОДА международной заявки на национальную фазу
На письмо Уведомление № 2024106532/20
(014405) за подписью главного специалиста
отдела формальной экспертизы заявок на
изобретение О.Н Плотникову (499) 240-34-92
просит оплатить патентную пошлину Патентная
пошлина оплачена Чек об оплате в Сбер №
9055/0800 от 07.03.2004 Оплата услуг СУИП
354687443538 и 802935532299 за Уздина А М,
Егорову О А прилагаются
(86)
(87) (номер и дата международной публикации
международной заявки)
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ (полный почтовый адрес, имя или
наименование адресата)
197371, Санкт-Петербург, пр Королева 30 корп 1 кв 135 (Второй адрес
197371 СПб, а/я газета «Земля РОССИИ» )
[email protected] (921) 962-67-78, (981) 886-57-42, (981) 276-49-92 ,
175-84-65 Телефон: Факс: E-mail: [email protected]
(921) - 962-67-78, (911) 175-84-65
Телефон: (812) 694-78-10
https://t.me/resistance_test
Факс:
(911)
E-mail: [email protected]
В Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и
товарным знакам
Бережковская наб., 30, корп.1, Москва, Г-59, ГСП-5, 123995
«СПОСОБ имени Уздина А. М. ШРЕНГЕЛЬНОГО
УСИЛЕНИЯ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ мостового сооружения с использованием треугольных балочных ферм
для сейсмоопасных районов»
RU 2024106532 , « Способ усиления основания пролтеного строения
(54) НАЗВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Изобретение:
моствого сооруэжения
с ипользованием
районов имени В.В.Пуина» RU 2024106154
подвиэных
труеугольных ферм для сейсмоопасных
Ветеран боевых действий ( удостоверение БД № 404894 , выданное 26
июля 2021 года Минстроем ЖКХ РФ ) , инвалид первой группы ,
военный пенсионер , 72 года)
Коваленко Александр Иванович освобожден от уплаты патентной пошлины , как ветеран боевых
действий на Северном Кавказе 1994-1995 гг тел (812) 694-78-10

3.

4.

5.

6.

7.

Соглано прилогаемго чека СБЕР от 12 февраля 20244 СУИП 354687443583 ФИПС оплата
Коваленко Александр Иванович оплачеиа патена пшлина за заявку на изобртение RU
2024106154 входящий 013574 дата 05 03 2024 название полезной моделм « Способ
усиления основания пролтеного строения моствого сооруэжения с ипользованием
подвиэных труеугольных ферм для сейсмоопасных районов имени В.В.Пуина»
[email protected] [email protected] [email protected]
[email protected] СБЕР карта МИР 2202 2006 4085 5233 Elena Kovalenko Вторая карта
для оказания матириальной помощи ветерану боевых действий , инвалиду первой группы ,
военому пенсионеру , последнему изобртелелю СССР , 72 года , участнику боя под Бамутом ,
Шали , Санжень –Юрт , Курчалой .г.Грозный 1994-1995
МИР карта 2202
2056 3053 9333 Aleksandr Kovalenko Счет получателя 30101 810 5 0000 0000635 МИР
Социальная тел привязан (911) 175 84 65 т/ф (812) 694-78-10 [email protected]
[email protected]
тел (996) 785-62-76 (921) 944-67-10

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

Профсоюз ветеранов боевых действий "Русская народ дружина" № 4 от 11.04.24 Методичка учебное пособие
для студентов строительных вузов по усиление и повышение грузоподъемности пролетного
строения мостового сооружения с шпренгельным усилением металлических железнодорожных
мостов с ездой по низу на безбалластных плитах мостового полотна, пролетами 33-110 метров с
большими перемещениями для сейсмоопасных районов Patent US 6,892, 410 B2 May 17, 2005
Для научной конференции по проектированию мостов в 2024 году (BEI-2024) 22 - 25 июля 2024 г.
3801 Las Vegas Blvd S Лас-Вегас , Невада, США Доклад научное сообщение , сборник тезисов,
организации Сейсмофонд СПбГАСУ для конференции Bridge Engineering Institute (BAY), которая

35.

пройдёт с 22 по 25 июля 2024 года в Лас-Вегасе, США. Это официальное мероприятие Института
мостостроительной инженерии (Bridge Engineering Institute). Оно станет форумом для
международных исследователей и практиков со всего мира» (812) 694-78-10
Bridge Engineering Conference in 2024 (BEI-2024) July 22 - July 25, 2024 3801 Las Vegas Blvd S Las Vegas , NV
United States " ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА по повышению грузоподъемности пролетных строений
мостового сооружения , выполненные по заявке на изобретение" "Способ имени
Уздина А. М. шпренгельного усиления пролетного строения мостового
сооружения с использованием трехгранных балочных ферм , для сейсмоопасных
районов" МПК E 04 D 22 /00, выполненные по заявке на изобретение" "Способ
имени Уздина А. М. шпренгельного усиления пролетного строения мостового
сооружения с использованием трехгранных балочных ферм , для сейсмоопасных
районов" МПК E 04 D 22 /00 https://t.me/resistance_test (921) 962-67-78, (921) 94467-78, (996) 785-62-76, (911) 175-84-65
Методичка учебное пособие для студентов строительных вузов по усиление и
повышение грузоподъемности пролетного строения мостового сооружения с
шпренгельным усилением металлических железнодорожных мостов с ездой по низу
на безбалластных плитах мостового полотна, пролетами 33-110 метров с большими
перемещениями для сейсмоопасных районов Patent US 6,892, 410 B2 May 17, 2005
на разработку проектной документации на повышение грузоподъемности аварийных
железнодорожных, автомобильных мостовых сооружений, по японским изобретениям ,

36.

изобретенных японскими инженерами в 2004 году, с помощью шпренгельного
усиления нижнего пояса фермы-балки , с взаимодействием раскосов фермы при
создании усилий в ферме , которое сопратевляется нагрузке и тем самым повышает
грузоподъемность стальной фермы моста , без остановки движения поездов по
скрипучему мосту с большими перемещениями и приспособляемости Изобретенные в
СССР проф дтн ЛИИЖТ , а внедрено в Японии , КНР, США , а инженерные и
железнодорожные войска не имеют на вооружении шпренгельной методики усиления
или повышения грузоподъемности скрипучих мостовых сооружений , с
проскальзываение фланцевых фрикционно-подвижных соедениях в овальных
отверстиях , на высокопрочных болтах с медной обожженной гильзой или тросовой
обмотки вместо медной гильзы , Для Фронта Для Победы , повышающие
грузоподъемность мостового сооружения без остановки поездов в два раза по японском
изобретениям № US 6 892 410 В 2 May 17, 2005, усилением железнодорожного
моста из стальных конструкций, с применением замкнутых гнутосварных профилей
прямоугольного сечения для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского пролетного скрипучего ( на фланцевых фрикционно-подвижных
соединениях по изобретениям проф дтн ПГУПС Уздина А М №№1143895, 11687755,
1174616, аспирата ПГУПС А.И.Коваленко №№ 2010136746, 165076, 154506
)
строения железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными ,
скрипучими и проскальзываемые, компенсаторам, гасителем вибрационных

37.

напряжений от динамических нагрузок с учетом опыта наших американских
инженеров из Японии , КНР и блока НАТО, США, Канады, Великобритании

38.

39.

Методичка учебное пособие для студентов строительных вузов по усиление и
повышение грузоподъемности пролетного строения мостового сооружения с
шпренгельным усилением металлических железнодорожных мостов с ездой по низу
на безбалластных плитах мостового полотна, пролетами 33-110 метров с большими
перемещениями для сейсмоопасных районов Patent US 6,892, 410 B2 May 17, 2005
на курсовой проект по разработке быстровозводимого, быстро
собираемого 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

40.

пролетного надвижного строения железнодорожного моста, с
быстросъемными упругопластичными компенсаторам, гасителем
вибрационных напряжений от динамических нагрузок от прохождения
гусеничной груженной военной техники ( Т-72 весит 80 тонн ) с
боеприпасами , со сдвиговой фрикционно-демпфирующей жесткостью с
использованием и учетом опыта японски, китайских, американских
инженеров из блока НАТО, США, Канады, Великобритании
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ шпренгельного усиления пролетного строения
металлических железнодорожных мостов с ездой по низу на безбалластных плитах
мостового полотна пролетами 33 -110 метров (Пролетное строение пролетами 33 -55 метра)
ШИФР 2948358 ОАО "РЖД" 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул.д 4 СПбГАСУ
"Сейсмофонд" ОГРН: 1022000000824 ИНН 2014000780
Общеотраслевой центр не компетенций РОСДОРНИИ — инструмент не успешной реализации нацпроекта

41.

Технический Комитета 465 "Строительство" ТК 465 Строительство Федеральный Центр Стандартизации Минстроя
Копылов Андрей Викторович [email protected] [email protected] [email protected] (812) 694-78-10 Изобретатели
организации "Сейсмофонд" СПб ГАСУ изобрели поглотитель пиковых
напряжений, нагрузок с проскальзыванием (ППН) для аварийного, пролетного
строения скрипучих металлических железнодорожных мостов с ездой понизу на
безбалластных плитах мостового полотна пролетами 33 -110 метров
Поглотители пиковых напряжений нагрузок рассеивание за счет проскальзывания Для
Петербуржского Дневника Вечернего Петербурга и муниципальной газеты Озеро
Долгое Главный редактор В Д Бенеманский пр Испытателей 31 к 1 контактный тел
редакции 301-05-01

42.

Уздин Александр Михайлович, Егорова Ольга Александровна, Коваленко Александр
Иванович, Коваленко Елена Ивановна , Елисеев Владислав Кириллович, Елисеева Яна
Кирилловна, Богданова Ирина Александровна изобрели поглотитель рассеиватель
пиковых напряжений, нагрузок с проскальзыванием (ППНН) для аварийного,
пролетного строения металлических железнодорожных мостов с ездой понизу на
безбалластных плитах мостового полотна пролетами 33 -110 метров , для
повышения грузоподъемности мостовых сооружений в два раза без остановки
движения поездов согласно изобретению "Способ усиления основания пролетного
строения мостового сооружения с использованием подвижных треугольных балочных
ферм имени В.В.Путина" MПK E 01 D 2106 № 2024106154 вх 013574 дата
поступления 05.03.2024 и "Способ имени Уздина А М. шпренгельного усиления
пролетного строения мостового сооружения с использованием треугольных балочных
ферм для сейсмоопасных районов " МПК E 01 D 22/00 https://t.me/resistance_test (812)
694-78-10

43.

44.

Петербургские ученые Александр Михаил Уздин , Ольга Александровна Егорова ,
Александр Иванович Коваленко, Богданова Ирина Александровна, Елисеев Владик
Кириллович, Елисеева Яна Кирилловна, Коваленко Елена Ивановна изобрели
поглотитель пиковый нагрузок для повышение грузоподъемности мостовых
сооружений ( патент № 165076, 2010136746 ).. Ученые, изобрели скрипучее
проскальзывание во фланцевых фрикционно- подвижных соединениях старх мостовых
сооружений , за счет овальных проф дтн ПГУПС А.М.Уздина отверстиях и
поглощение и демпфирования за счет медной обожженной гильзы или использования
тросовой гильзы без оплетки, обмотанная на высокопрочных болтах ( смотри
изобретение № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», опубликовано
10.10.16, Бюл. № 28 , изобретения "Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии" № 2010136746 , опубликовано 20.01.2013, ) заявки на
изобретение № 20181229421/20 (47400) от 10.08.2018 "Опора сейсмоизолирующая
"гармошка", заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018
"Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов"
F 16L 23/02 , заявки на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 "Опора
сейсмоизолирующая маятниковая" E04 H 9/02, "Виброизолирующая опора» E04 Н 9 /02
номер заявка а 20190028, заявка на изобретение «Сейсмостойкая фрикционно-

45.

демпфирующая опора» . Все изобретения направлены в ФИПС Роспатент, на которые
оформляются патенты . Однако, изобретенные в СССР, изобретения А.М.Уздина ,
внедрены японскими, китайскими и американскими компаниями в 2005 US , 892 410 В2
Май 17, 2005 REINFORCEMENT STRUCTURE OF TRUSS BRIDGE OR ARCH
BRIDGE

46.

47.

48.

49.

Условно говоря при для повышения грузоподъемности изношенного аварийного
мостового сооружения , происходить, равномерное рассеивание пиковых ускорений
или проскальзывания по овальным отверстиям с демпфирующей обожженной медной
или тросовой гильзой за счет поглощения сдвиговой энергии, за счет
многокаскадного демпфирования, согласно изобретений проф Уздина А М №№
1143895, 1168755, 117466 за счет сухого трения, и поглощение и распределение всей
нагрузки по ферме-балке пролетного строения мостового сооружения , происходит за
счет использования скрипучего, упругоплатичного шарнира , для равномерного
перераспределения при больших нагрузка, что экономит строительные метриал до 50
процентов ( патент № 2278190, 1622494, 1491936, ) с использованием демпфера, в виде
фрикци-болта для энергопоглощающего устройство дорожного ограждения,
предохронительный дорожных барьеров (патент № 1622494)
Если подходить к делу более практично, то изобретение энергопоглощающего
устройства пиковых поглощений (Опора сейсмостойкая №165076 ) может обеспечит
безопасность эксплуатации железнодорожного или автомобильного моста и спасти
жизнь пассажирам, рейсовых автобусов, если перегружены вагоны или лесовоз

50.

В основе нового поглатителя пиковых нагрузок (ППН) заложен принцип, который на
научном языке называется «рассеивание» или «поглощение» критической нагрузки на
изношенные мостовые сооружения , за счет упругопалтичного шарнира и
демпфирующего трения, проскальзывания с частичным демпфированием фрикционноподвижного фланцевого соединения (ФФПС)
Если говорить проще, в результате смятие пластического обожженной медной или
тросовой гильзы (шарнира) и демпфирующего трения, происходит поглощение и
распределение с проскальзыванием
Этот принцип ученые придумали несколько десятилетий назад Японии, США, Новой
Зеландии, Китае, Тайване. Но разработки были очень сложными и дорогими,
приходилось использовать разные ослабления , гасителями ударной взрывной
нагрузки при землеирясении в сейсмооасных районах Нефтегорск, землетрясение 1995
погибло более 2 тыс нефтяников , — говорит Александр Коваленко . — Поэтому их
никто не использовал для мостовых сооружений, автомобильных мостов, путепроводов .
Я соединил «рассеивание» и поглощение взрывной и ударной энергии, объединил
демпфирование, рассеивание, трения и разработал чертежи , альбомы каталожные
листы, сертификаты, пояснительные записки Над энергопоглатителем пиковых

51.

поглощений и рассеивания равномерное по неразрезной фермы-балки с полшими
перемещениями и приспособляемости , рассеивания , благодаря , упругопластичнм
шарниром проф дтн ПГУПС А.М.Уздина , для повышение грузоподъемности
мостовых сооружений Коваленко, Уздин, Егорова, колдовали 20 лет, но наш
компаньоны из Японии, КНР, США, Канады, Новой Зеландии, Армении, Италии .
В результате разработан рассеивание нагрузки, напряжений ( патент № 2312947,
1612494, 1491936, 2278199, 1491936) , который спасает жизнь пассажирам, водителям,
железнодорожникам и для военной техники , благодаря повышению грузоподъемности с
40 тонн до 90 тонн, что бы могла проехать тяжелая военная техника, танки,
самоходные оружие и транспортировка боеприпасов Для Фронта Для Победы

52.

Новая конструкция рассеивания напряжений, нагрузки , поглотителей НАПРЯЖЕНИЙ
(рассеиватели) защищена несколькими патентами, и буквально на днях пришло еще
одно положительное решение из Белоруссии.
Изобретения бывают двух родов: одни повышают грузоподъемность мостов, , другие
— доводят до совершенства уже известное с большими перемещениями и
приспособляемостью
Прилагаем формулу изобретения № 2010136746 , опубликовано 20.01.2013 «Способ
защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легко
сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования фрикционности и
сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии"
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий
выполнение проема/проемов рассчитанной площади для снижения до допустимой
величины взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при
аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем, что в объеме каждого проема
организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей, ограниченных
эластичным огнестойким материалом и установленных на легкосбрасываемых

53.

фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и землетрясении, при
этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во всем объеме проема, а в
момент взрыва и землетрясения под действием взрывного давления обеспечивают
изгибающий момент полости/полостей и осуществляют их выброс из проема и
соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели
смонтированы на высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных,
скользящих соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких
стальных затяжек диафрагм жесткости, состоящих из стальных регулируемых
натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности, позволяющие
перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия
115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см
(подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению
конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на
сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая
распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует
одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя
разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и
амплитуду колебания здания.

54.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого
податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»-панели
могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и
сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и
поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального и
вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность
при землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»панель и создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг
и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо при монтаже здания и
сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения
определяются, проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК
SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006,
SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на
испытательном при объектном строительном полигоне прямо на строительной площадке
испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем
допустимые расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на
возможные при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по
методике разработанной испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита и
безопасность городов».

55.

Более подробно об поглотителе для рассеивания пиковых напряжений (нагрузки от
танка) и пиковых поглощений со скрипом по овальным отверстиям и с медной
обожженной гильзой или тросовой гильзы без оплетки, с высокой степени
рассеивания пиковых нагрузок на железнодорожный мост, что экономит до 50
процентом строительных материалов и повышает грузоподъемность моста без
остановки поездов и автомашин в два раза , поэтом японские , китайские, американские,
канадские компаньоны заинтересовались, изучили, уворовали и внедрили изобретения
проф дтн А.М.Уздина в странах блока НАТО, и это очень печально и обидно !
1. Журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30 «Отвести опасность»,
А.И.Коваленко
2. Журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование
сейсмоизолирующего пояса для существующих зданий»,
А.И.Коваленко
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция
малоэтажных жилых зданий»,
4. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 2425 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,

56.

5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости».
А.И.Коваленко.
6. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра»,
А.И.Коваленко
8. Газета «Грозненский рабочий» № 5 февраль 1996 «Честь мундира или
сэкономленные миллиарды»,
9. «Голос Чеченской Республики» 1 февраль 1996 «Башни и баллы»
А.И.Коваленко.
10. Республика ЧР № 7 август 1995 «Удар невиданной звезды или через четыре
года». А.И.Коваленко
11. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии
возведения фундаментов без заглубления –
дом на грунте. Строительство на
пучинистых и просадочных грунтах»
12. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной
организации инженеров «Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и безопасность
городов» в области реформы ЖКХ.
13. Журнал «Жизнь и безопасность « № 3/96 стр. 290-294 «Землетрясение по
графику» Ждут ли через четыре года планету
«Земля глобальные и
разрушительные потрясения «звездотрясения» А.И.Коваленко, Е.И.Коваленко.
14. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25

57.

«Датчик регистрации электромагнитных
волн, предупреждающий о
землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!» и другие зарубежные
научные издания и
журналах за 1994- 2004 гг. А.И.Коваленко и др. изданиях
С брошюрой «Как построить сейсмостойкий дом с учетом народного опыта
сейсмостойкого строительства горцами Северного
Кавказа сторожевых
башен» с.79 г. Грозный –1996. А.И.Коваленко в ГПБ им Ленина г. Москва и
РНБ СПб пл. Островского, д.3 .
15. Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая" 10.10.2016 Б.л 28
16. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная" 27.08.2015 бюл
№ 28
17.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
18. Изобретение № 1011847 "Башня" 30.08.1982
19. Изобретение № 1038457 "Сферический резервуар" 30.08.1982
20. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на
пористых заполнителях" 15.05.1988 8. Изобретение № 998300 "Захватное устройство
для колонн" 23.02.1983
21.
Захватное устройство сэндвич-панелей № 24717800 опуб 05 05.2011
22. Стена и способ ее возведения № 1728414 опул 19.06.1989
23. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора
сейсмоизолирующая «гармошка». Используется Японии.
12. 24.Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018

58.

«Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для
трубопроводов» F 16L 23/02 ,
13. 25.Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора
сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
Материалы хранятся на Кафедре металлических и деревянных конструкций 190005,
Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, СПб ГАСУ у заведующий кафедрой
металлических и деревянных конструкций , дтн проф ЧЕРНЫХ Александр
Григорьевич строительный факультет
т/ф (812) 694-78-10, (921) 962-67-78, ( 996)
785-62-76, (911) 175-84-65 https://t.me/resistance_test [email protected]
[email protected] [email protected] [email protected]
[email protected]

59.

Шпренгельное усиление пролетного строения металлических железнодорожных
мостов с ездой по низу на безбалластных плитах мостового полотна пролетами 33 110 метров (Пролетное строение пролетами 33 -55 метра) ШИФП 2948358 ОАО
"РЖД" 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул.д 4 СПбГАСУ "Сейсмофонд"
ОГРН: 1022000000824 ИНН 2014000780

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67.

68.

69.

70.

71.

72.

73.

74.

75.

76.

77.

78.

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

86.

87.

88.

89.

90.

91.

92.

93.

94.

95.

96.

97.

98.

99.

100.

101.

102.

103.

104.

105.

106.

107.

108.

109.

110.

111.

112.

113.

114.

115.

116.

117.

118.

119.

120.

121.

122.

123.

124.

125.

126.

127.

128.

129.

130.

131.

132.

133.

134.

135.

136.

137.

138.

139.

140.

141.

142.

143.

144.

145.

146.

147.

148.

149.

150.

151.

152.

153.

154.

155.

156.

157.

158.

159.

160.

161.

162.

163.

164.

165.

166.

167.

168.

169.

170.

171.

172.

173.

174.

175.

176.

177.

178.

179.

180.

181.

182.

183.

184.

185.

186.

187.

188.

189.

190.

191.

192.

193.

194.

195.

196.

197.

198.

199.

200.

201.

202.

203.

204.

205.

206.

207.

208.

209.

210.

211.

212.

213.

214.

215.

216.

217.

218.

219.

220.

221.

222.

223.

224.

225.

226.

227.

228.

229.

230.

231.

232.

233.

234.

235.

236.

237.

238.

239.

240.

241.

242.

243.

244.

245.

246.

247.

248.

249.

250.

251.

252.

253.

254.

255.

256.

257.

258.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
УЗДИН А.М., ЕЛИСЕЕВ О.Н., , НИКИТИН А.А., ПАВЛОВ В.Е., СИМКИН А.Ю., КУЗНЕЦОВА И.О.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

259.

СОДЕРЖАНИЕ
1
Введение
3
2
Элементы теории трения и износа
6
3
Методика расчета одноболтовых ФПС
18
3.1
Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
18
3.2
Общее уравнение для определения несущей способности ФПС.
20
3.3
Решение общего уравнения для стыковых ФПС
21
3.4
Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
22
4
Анализ экспериментальных исследований работы ФПС
26
5
Оценка
параметров
диаграммы
деформирования
многоболтовых
фрикционно-подвижных соединений (ФПС)
31
5.1
Общие положения методики расчета многоболтовых ФПС
31
5.2
Построение уравнений деформирования стыковых многоболтовых ФПС
32
5.3
Построение уравнений деформирования нахлесточных многоболтовых 38
ФПС
6
Рекомендации по технологии изготовления ФПС и сооружений с такими
соединениями
6.1
42
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий контактных поверхностей
стальных деталей ФПС и опорных поверхностей шайб
42
6.2
Конструктивные требования к соединениям
43
6.3
Подготовка
контактных
поверхностей
элементов
и
методы
контроля
6.4
45
Приготовление и нанесение протекторной грунтовки ВЖС 83-0287. Требования к загрунтованной поверхности. Методы контроля
6.4.1
Основные требования по технике безопасности при работе с
грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.4.2
46
Транспортировка
и
47
хранение
элементов
законсервированных грунтовкой ВЖС 83-02-87
и
деталей,
49

260.

6.5
Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные 49
поверхности шайб
6.6
Сборка ФПС
49
7
Список литературы
51

261.

1. ВВЕДЕНИЕ
Современный подход к проектированию сооружений, подверженных экстремальным, в частности, сейсмическим нагрузкам исходит из целенаправленного
проектирования предельных состояний конструкций. В литературе [1, 2, 11, 18] такой подход получил название проектирования сооружений с заданными
параметрами предельных состояний. Возможны различные технические реализации отмеченного подхода. Во всех случаях в конструкции создаются узлы, в
которых от экстремальных нагрузок могут возникать неупругие смещения элементов. Вследствие этих смещений нормальная эксплуатация сооружения, как
правило, нарушается, однако исключается его обрушение. Эксплуатационные качества сооружения должны легко восстанавливаться после экстремальных
воздействий. Для обеспечения указанного принципа проектирования и были предложены фрикционно-подвижные болтовые соединения.
Под фрикционно-подвижными соединениями (ФПС) понимаются соединения металлоконструкций высокопрочными болтами, отличающиеся тем, что
отверстия под болты в соединяемых деталях выполнены овальными вдоль направления действия экстремальных нагрузок. При экстремальных нагрузках
происходит взаимная сдвижка соединяемых деталей на величину до 3-4 диаметров используемых высокопрочных болтов. Работа таких соединений имеет целый
ряд особенностей и существенно влияет на поведение конструкции в целом. При этом во многих случаях оказывается возможным снизить затраты на усиление
сооружения, подверженного сейсмическим и другим интенсивным нагрузкам.
ФПС были предложены в НИИ мостов ЛИИЖТа в 1980 г. для реализации принципа проектирования мостовых конструкций с заданными параметрами
предельных состояний. В 1985-86 г.г. эти соединения были защищены авторскими свидетельствами [16-19]. Простейшее стыковое и нахлесточное соединения
приведены на рис.1.1. Как видно из рисунка, от обычных соединений на высокопрочных болтах предложенные в упомянутых работах отличаются тем, что болты
пропущены через овальные отверстия. По замыслу авторов при экстремальных нагрузках должна происходить взаимная подвижка соединяемых деталей вдоль
овала, и за счет этого уменьшаться пиковое значение усилий, передаваемое соединением. Соединение с овальными отверстиями применялись в строительных
конструкциях и ранее, например, можно указать предложения [8, 10 и др]. Однако в упомянутых работах овальные отверстия устраивались с целью упрощения
монтажных работ. Для реализации принципа проектирования конструкций с заданными параметрами предельных состояний необходимо фиксировать предельную
силу трения (несущую способность) соединения.
При использовании обычных болтов их натяжение N не превосходит 80-100 кН, а разброс натяжения N=20-50 кН, что не позволяет прогнозировать
несущую способность такого соединения по трению. При использовании же высокопрочных болтов при том же N натяжение N= 200 - 400 кН, что в принципе
может позволить задание и регулирование несущей способности соединения. Именно эту цель преследовали предложения [3,14-17].

262.

Рис.1.1. Принципиальная схема фрикционно-подвижного
соединения
а) встык , б) внахлестку
1- соединяемые листы; 2 – высокопрочные болты;
3- шайба;4 – овальные отверстия; 5 – накладки.
Однако проектирование и расчет таких соединений вызвал серьезные трудности. Первые испытания ФПС показали, что рассматриваемый класс соединений не
обеспечивает в общем случае стабильной работы конструкции. В процессе подвижки возможна заклинка соединения, оплавление контактных поверхностей
соединяемых деталей и т.п. В ряде случаев имели место обрывы головки болта. Отмеченные исследования позволили выявить способы обработки соединяемых
листов, обеспечивающих стабильную работу ФПС. В частности, установлена недопустимость использования для ФПС пескоструйной обработки листов пакета,
рекомендованы использование обжига листов, нанесение на них специальных мастик или напыление мягких металлов. Эти исследования показали, что расчету и
проектированию сооружений должны предшествовать детальные исследования самих соединений. Однако, до настоящего времени в литературе нет еще

263.

систематического изложения общей теории ФПС даже для одноболтового соединения, отсутствует теория работы многоболтовых ФПС. Сложившаяся ситуация
сдерживает внедрение прогрессивных соединений в практику строительства.
В силу изложенного можно заключить, что ФПС весьма перспективны для использования в сейсмостойком строительстве, однако, для этого необходимо
детально изложить, а в отдельных случаях и развить теорию работы таких соединений, методику инженерного расчета самих ФПС и сооружений с такими
соединениями. Целью, предлагаемого пособия является систематическое изложение
теории работы ФПС и практических методов их расчета. В пособии
приводится также и технология монтажа ФПС.
2.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные и долговечные машины, оборудование и
приборы могут быть созданы только при удачном решении теоретических и прикладных задач сухого и вязкого трения, смазки
и износа, т.е. задач трибологии и триботехники.
Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение (трибос – трение, логос – наука). Трибология
охватывает экспериментально-теоретические результаты исследований физических (механических, электрических, магнитных,
тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.
Триботехника – это система знаний о практическом применении трибологии при проектировании, изготовлении и
эксплуатации трибологических систем.
С трением связан износ соприкасающихся тел – разрушение поверхностных слоев деталей подвижных соединений, в т.ч.
при резьбовых соединениях. Качество соединения определяется внешним трением в витках резьбы и в торце гайки и головки
болта (винта) с соприкасающейся деталью или шайбой. Основная характеристика крепежного резьбового соединения – усилие
затяжки болта (гайки), - зависит от значения и стабильности моментов сил трения сцепления, возникающих при завинчивании.
Момент сил сопротивления затяжке содержит две составляющих: одна обусловлена молекулярным воздействием в зоне
фактического касания тел, вторая – деформированием тончайших поверхностей слоев контактирующими микронеровностями
взаимодействующих деталей.

264.

Расчет этих составляющих осуществляется по формулам, содержащим ряд коэффициентов, установленных в результате
экспериментальных исследований. Сведения об этих формулах содержатся в Справочниках «Трение, изнашивание и смазка»
[22](в двух томах) и «Полимеры в узлах трения машин и приборах» [13], изданных в 1978-1980 г.г. издательством
«Машиностроение». Эти Справочники не потеряли своей актуальности и научной обоснованности и в настоящее время.
Полезный для практического использования материал содержится также в монографии Геккера Ф.Р. [5].
Сухое трение. Законы сухого трения
1. Основные понятия: сухое и вязкое трение; внешнее и внутреннее трение, пограничное трение; виды сухого трения.
Трение – физическое явление, возникающее при относительном движении соприкасающихся газообразных, жидких и
твердых тел и вызывающее сопротивление движению тел или переходу из состояния покоя в движение относительно
конкретной системы отсчета.
Существует два вида трения: сухое и вязкое.
Сухое трение возникает при соприкосновении твердых тел.
Вязкое трение возникает при движении в жидкой или газообразной среде, а также при наличии смазки в области
механического контакта твердых тел.
При учете трения (сухого или вязкого) различают внешнее трение и внутренне трение.
Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух тел, находящихся в соприкосновении, при этом сила
сопротивления движению зависит от взаимодействия внешних поверхностей тел и не зависит от состояния внутренних частей
каждого тела. При внешнем трении переход части механической энергии во внутреннюю энергию тел происходит только вдоль
поверхности раздела взаимодействующих тел.
Внутреннее трение возникает при относительном перемещении частиц одного и того же тела (твердого, жидкого или
газообразного). Например, внутреннее трение возникает при изгибе металлической пластины или проволоки, при движении
жидкости в трубе (слой жидкости, соприкасающийся со стенкой трубы, неподвижен, другие слои движутся с разными

265.

скоростями и между ними возникает трение). При внутреннем трении часть механической энергии переходит во внутреннюю
энергию тела.
Внешнее трение в чистом виде возникает только в случае соприкосновения твердых тел без смазочной прослойки между
ними (идеальный случай). Если толщина смазки 0,1 мм и более, механизм трения не отличается от механизма внутреннего
трения в жидкости. Если толщина смазки менее 0,1 мм, то трение называют пограничным (или граничным). В этом случае учет
трения ведется либо с позиций сухого трения, либо с точки зрения вязкого трения (это зависит от требуемой точности
результата).
В истории развития понятий о трении первоначально было получено представление о внешнем трении. Понятие о
внутреннем трении введено в науку в 1867 г. английским физиком, механиком и математиком Уильямом Томсоном (лордом
Кельвиным).1)
Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (1452-1519). В 1519 г. он сформулировал закон трения:
сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия тел),
при этом коэффициент пропорциональности – величина постоянная и равна 0,25:
F 0 ,25 N .
Через 180 лет модель Леонарда да Винчи была переоткрыта французским механиком и физиком Гийомом Амонтоном2),
который ввел в науку понятие коэффициента трения как французской константы и предложил формулу силы трения
скольжения:
1)
*Томсон (1824-1907) в 10-летнем возрасте был принят в университет в Глазго, после обучения в котором перешел в Кембриджский университет и закончил его в 21 год; в
22 года он стал профессором математики. В 1896 г. Томсон был избран почетным членом Петербургской академии наук, а в 1851 г. (в 27 лет) он стал членом Лондонского
королевского общества и 5 лет был его президентом+.

266.

F f N.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной плоскости) впервые предложил формулу:
f tg ,
где f – коэффициент трения; - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения Леонарда да Винчи – Амонтона:
F f N,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного движения тела по наклонной плоскости:
f tg
2S
g t cos 2
2
,
где t – промежуток времени движения тела по плоскости на участке длиной S;
g – ускорение свободно падающего тела.
Окончательную формулировку законов сухого трения дал в 1781 г. Шарль Кулон3)
Эти законы используются до сих пор, хотя и были дополнены результатами работ ученых XIX и XX веков, которые более
полно раскрыли понятия силы трения покоя (силы сцепления) и силы трения скольжения, а также понятия о трении качения и
трении верчения.
Многие десятилетия XX века ученые пытались модернизировать законы Кулона, учитывая все новые и новые результаты
физико-химических исследований явления трения. Из этих исследований наиболее важными являются исследования природы
трения.
Кратко
о
природе
сухого
трения
можно
сказать
следующее.
Поверхность
любого
твердого
тела
обладает
микронеровностями, шероховатостью [шероховатость поверхности оценивается «классом шероховатости» (14 классов) –
2)
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
3) Ш.Кулон (1736-1806) – французский инженер, физик и механик, член Французской академии наук

267.

характеристикой качества обработки поверхности: среднеарифметическим отклонением профиля микронеровностей от средней
линии и высотой неровностей].
Сопротивление сдвигу вершин микронеровностей в зоне контакта тел – источник трения. К этому добавляются силы
молекулярного сцепления между частицами, принадлежащими разным телам, вызывающим прилипание поверхностей
(адгезию) тел.
Работа
внешней
силы,
приложенной
к
телу,
преодолевающей
молекулярное
сцепление
и
деформирующей
микронеровности, определяет механическую энергию тела, которая затрачивается частично на деформацию (или даже
разрушение) микронеровностей, частично на нагревание трущихся тел (превращается в тепловую энергию), частично на
звуковые эффекты – скрип, шум, потрескивание и т.п. (превращается в акустическую энергию).
В последние годы обнаружено влияние трения на электрическое и электромагнитное поля молекул и атомов
соприкасающихся тел.
Для решения большинства задач классической механики, в которых надо учесть сухое трение, достаточно использовать те
законы сухого трения, которые открыты Кулоном.
В современной формулировке законы сухого трения (законы Кулона) даются в следующем виде:
В случае изотропного трения сила трения скольжения тела А по поверхности тела В всегда направлена в сторону,
противоположную скорости тела А относительно тела В, а сила сцепления (трения покоя) направлена в сторону,
противоположную возможной скорости (рис.2.1, а и б).
Примечание. В случае анизотропного трения линия действия силы трения скольжения не совпадает с линией действия
вектора скорости. (Изотропным называется сухое трение, характеризующееся одинаковым сопротивлением движению тела по
поверхности другого тела в любом направлении, в противном случае сухое трение считается анизотропным).
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления на опорную поверхность (или нормальной реакции этой
поверхности), при этом коэффициент трения скольжения принимается постоянным и определяется опытным путем для каждой

268.

пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от рода материала и его физических свойств, а также от
степени обработки поверхностей соприкасающихся тел:
FСК fСК N
(рис. 2.1 в).
Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
X
G
X
G
а)
N
Fсц
б)
в)
Рис.2.1
Сила сцепления (сила трения покоя) пропорциональна силе давления на опорную поверхность (или нормальной реакции
этой поверхности) и не может быть больше максимального значения, определяемого произведением коэффициента сцепления
на силу давления (или на нормальную реакцию опорной поверхности):
FСЦ f СЦ N .
Коэффициент сцепления (трения покоя), определяемый опытным путем в момент перехода тела из состояния покоя в
движение, всегда больше коэффициента трения скольжения для одной и той же пары соприкасающихся тел:
f СЦ f СК .
Отсюда следует, что:
max
FСЦ
FСК ,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения тела, к которому приложена эта сила, имеет вид
(рис.2.2).

269.

При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения за очень короткий промежуток времени
max до F
изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2). Этим промежутком времени часто пренебрегают.
В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент трения скольжения зависит от скорости (законы
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
Кулона установлены при равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
v0
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком f СК ( v ) (рис.2.3).
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда сила FСК достигнет своего нормального
значения FСК fСК N ,
v КР
- критическое значение скорости, после которого происходит незначительный рост (на 5-7 %) коэффициента трения
скольжения.
Впервые этот эффект установил в 1902 г. немецкий ученый Штрибек (этот эффект впоследствии был подтвержден
исследованиями других ученых).
Российский ученый Б.В.Дерягин, доказывая, что законы Кулона, в основном, справедливы, на основе адгезионной теории
трения предложил новую формулу для определения силы трения скольжения (модернизировав предложенную Кулоном
формулу):

270.

FСК fСК N S p0 .
[У Кулона: FСК fСК N А , где величина А не раскрыта].
В формуле Дерягина: S – истинная площадь соприкосновения тел (контактная площадь), р0 - удельная (на единицу
площади) сила прилипания или сцепления, которое надо преодолеть для отрыва одной поверхности от другой.
Дерягин также показал, что коэффициент трения скольжения зависит от нагрузки N (при соизмеримости сил N и S p0 ) -
fСК ( N ) , причем при увеличении N он уменьшается (бугорки микронеровностей деформируются и сглаживаются,
поверхности тел становятся менее шероховатыми). Однако, эта зависимость учитывается только в очень тонких экспериментах
при решении задач особого рода.
Во многих случаях S p0 N , поэтому в задачах классической механики, в которых следует учесть силу сухого трения,
пользуются, в основном, законом Кулона, а значения коэффициента трения скольжения и коэффициента сцепления
определяют по таблице из справочников физики (эта таблица содержит значения коэффициентов, установленных еще в 1830-х
годах французским ученым А.Мореном (для наиболее распространенных материалов) и дополненных более поздними
экспериментальными данными. [Артур Морен (1795-1880) – французский математик и механик, член Парижской академии наук,
автор курса прикладной механики в 3-х частях (1850 г.)].
В случае анизотропного сухого трения линия действия силы трения скольжения составляет с прямой, по которой
направлена скорость материальной точки угол:
arctg
Fn
,
Fτ
где Fn и Fτ - проекции силы трения скольжения FCK на главную нормаль и касательную к траектории материальной точки,
при этом модуль вектора FCK определяется формулой: FCK Fn2 Fτ2 . (Значения Fn и Fτ определяются по методике МинкинаДоронина).

271.

Трение качения
При качении одного тела по другому участки поверхности одного тела кратковременно соприкасаются с различными
участками поверхности другого тела, в результате такого контакта тел возникает сопротивление качению.
В конце XIX и в первой половине XX века в разных странах мира были проведены эксперименты по определению
сопротивления качению колеса вагона или локомотива по рельсу, а также сопротивления качению роликов или шариков в
подшипниках.
В результате экспериментального изучения этого явления установлено, что сопротивление качению (на примере колеса и
рельса) является следствием трех факторов:
1) вдавливание колеса в рельс вызывает деформацию наружного слоя соприкасающихся тел (деформация требует затрат
энергии);
2) зацепление бугорков неровностей и молекулярное сцепление (являющиеся в то же время причиной возникновения
качения колеса по рельсу);
3) трение скольжения при неравномерном движении колеса (при ускоренном или замедленном движении).
(Чистое качение без скольжения – идеализированная модель движения).
Суммарное влияние всех трех факторов учитывается общим коэффициентом трения качения.
Изучая трение качения, как это впервые сделал Кулон, гипотезу абсолютно твердого тела надо отбросить и рассматривать
деформацию соприкасающихся тел в области контактной площадки.

272.

Так как равнодействующая N реакций опорной поверхности в точках зоны контакта смещена в сторону скорости центра
колеса, непрерывно набегающего на впереди лежащее микропрепятствие (распределение реакций в точках контакта
несимметричное – рис.2.4), то возникающая при этом пара сил N и G ( G - сила тяжести) оказывает сопротивление качению
(возникновение качения обязано силе сцепления FСЦ , которая образует вторую составляющую полной реакции опорной
поверхности).
Vc
C
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4
Момент пары сил N , G называется моментом сопротивления качению. Плечо пары сил
Fсопр
Vс
C
«к» называется коэффициентом трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент сопротивления качению определяется формулой:
MC N k ,
где N - реакция поверхности рельса, равная вертикальной нагрузке на колесо с учетом его
Fсц
N
веса.
Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое можно
Рис. 2.5

273.

отразить силой сопротивления Fсопр , приложенной к центру колеса (рис.2.5), при этом: Fсопр R N k , где R – радиус колеса,
откуда
Fсопр N
k
N h,
R
где h – коэффициент сопротивления, безразмерная величина.
Эту формулу предложил Кулон. Так как множитель h
k
R
во много раз меньше коэффициента трения скольжения для тех
же соприкасающихся тел, то сила Fсопр на один-два порядка меньше силы трения скольжения. (Это было известно еще в
древности).
Впервые в технике машин это использовал Леонардо да Винчи. Он изобрел роликовый и шариковый подшипники.
Если на рисунке дается картина сил с обозначением силы Fсопр , то силу N показывают без смещения в сторону скорости
(колесо и рельс рассматриваются условно как абсолютно твердые тела).
Повышение угловой скорости качения вызывает рост сопротивления качению. Для колеса железнодорожного экипажа и
рельса рост сопротивления качению заметен после скорости колесной пары 100 км/час и происходит по параболическому
закону. Это объясняется деформациями колес и гистерезисными потерями, что влияет на коэффициент трения качения.
Трение верчения
Трение верчения возникает при вращении тела, опирающегося на некоторую поверхность. В
Fск
Fск
r
О
Fск
Рис. 2.6.
этом случае следует рассматривать зону контакта тел, в точках которой возникают силы трения
F
скольжения СК (если контакт происходит в одной точке, то трение верчения отсутствует –
идеальный случай) (рис.2.6).

274.

А – зона контакта вращающегося тела, ось вращения которого перпендикулярна к плоскости этой зоны. Силы трения
скольжения, если их привести к центру круга (при изотропном трении), приводятся к паре сил сопротивления верчению,
момент которой:
М сопр N f ск r ,
где r – средний радиус точек контакта тел;
f ск
- коэффициент трения скольжения (принятый одинаковым для всех точек и во всех направлениях);
N – реакция опорной поверхности, равная силе давления на эту поверхность.
Трение верчения наблюдается при вращении оси гироскопа (волчка) или оси стрелки компаса острием и опорной
плоскостью. Момент сопротивления верчению стремятся уменьшить, используя для острия и опоры агат, рубин, алмаз и другие
хорошо отполированные очень прочные материалы, для которых коэффициент трения скольжения менее 0,05, при этом радиус
круга опорной площадки достигает долей мм. (В наручных часах, например, М сопр менее 5 10 5 мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
f ск
к (мм)
Сталь по стали……0,15
Шарик из закаленной стали по стали……0,01
Сталь по бронзе…..0,11
Мягкая сталь по мягкой стали……………0,05
Железо по чугуну…0,19
Дерево по стали……………………………0,3-0,4
Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
Процессы износа контактных поверхностей при трении
Молекулярное сцепление приводит к образованию связей между трущимися парами. При сдвиге они разрушаются. Из-за
шероховатости поверхностей трения контактирование пар происходит площадками. На площадках с небольшим давлением

275.

имеет место упругая, а с большим давлением - пластическая деформация. Фактическая площадь соприкасания пар
представляется суммой малых площадок. Размеры площадок контакта достигают 30-50 мкм. При повышении нагрузки они
растут и объединяются. В процессе разрушения контактных площадок выделяется тепло, и могут происходить химические
реакции.
Различают три группы износа: механический - в форме абразивного износа, молекулярно-механический - в форме
пластической деформации или хрупкого разрушения и коррозийно-механический - в форме коррозийного и окислительного
износа. Активным фактором износа служит газовая среда, порождающая окислительный износ. Образование окисной пленки
предохраняет пары трения от прямого контакта и схватывания.
Важным фактором является температурный режим пары трения. Теплота обусловливает физико-химические процессы в
слое трения, переводящие связующие в жидкие фракции, действующие как смазка. Металлокерамические материалы на
железной основе способствуют повышению коэффициента трения и износостойкости.
Важна быстрая приработка трущихся пар. Это приводит к быстрому локальному износу и увеличению контурной площади
соприкосновения тел. При медленной приработке локальные температуры приводят к нежелательным местным изменениям
фрикционного материала. Попадание пыли, песка и других инородных частиц из окружающей среды приводит к абразивному
разрушению не только контактируемого слоя, но и более глубоких слоев. Чрезмерное давление, превышающее порог
схватывания, приводит к разрушению окисной пленки, местным вырывам материала с последующим, абразивным разрушением
поверхности трения.
Под нагруженностью фрикционной пары понимается совокупность условий эксплуатации: давление поверхностей трения,
скорость относительного скольжения пар, длительность одного цикла нагружения, среднечасовое число нагружений,
температура контактного слоя трения.
Главные требования, предъявляемые к трущимся парам, включают стабильность коэффициента трения, высокую
износостойкость пары трения, малые модуль упругости и твердость материала, низкий коэффициент теплового расширения,
стабильность физико-химического состава и свойств поверхностного слоя, хорошая прирабатываемость фрикционного

276.

материала,
достаточная
механическая
прочность,
антикоррозийность,
несхватываемость,
теплостойкость
и
другие
фрикционные свойства.
Основные факторы нестабильности трения - нарушение технологии изготовления фрикционных элементов; отклонения
размеров отдельных деталей, даже в пределах установленных допусков; несовершенство конструктивного исполнения с
большой чувствительностью к изменению коэффициента трения.
Абразивный износ фрикционных пар подчиняется следующим закономерностям. Износ пропорционален пути трения s,
=ks s,
(2.1)
а интенсивность износа— скорости трения
k s v
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу пути трения пропорциональна удельной нагрузке
р,
kp p
s
(2.3)
Мера интенсивности износа рv не должна превосходить нормы, определенной на практике (pv<С).
Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется интегральной функцией времени или пути трения
t
s
k p pvdt k p pds .
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален работе сил трения W
k w W
kp
f
s
W ; W Fds .
(2.5)
0
Здесь сила трения F=f N = f p ; где f – коэффициент трения, N – сила нормального давления; - контурная площадь
касания пар.

277.

Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар E и окружающей среды Q
W=Q+ E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sin t за период колебаний Т == 2л/ определяется
силой трения F и амплитудой колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС
3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС являются экспериментальные исследования
одноболтовых нахлесточных соединений [13], позволяющие вскрыть основные особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг. были выполнены экспериментальные
исследования
деформирования
нахлесточных
соединений
такого
типа.
Анализ
полученных
диаграмм
деформирования позволил выделить для них 3 характерных стадии работы, показанных на рис. 3.1.
На первой стадии нагрузка Т не превышает несущей способности соединения [Т], рассчитанной как для
обычного соединения на фрикционных высокопрочных болтах.
На второй стадии Т > [Т] и происходит преодоление сил трения по контактным плоскостям соединяемых
элементов при сохраняющих неподвижность шайбах высокопрочных болтов. При этом за счет деформации
болтов в них растет сила натяжения, и как следствие растут силы трения по всем плоскостям контактов.

278.

На третьей стадии происходит срыв с места одной из шайб и дальнейшее
взаимное смещение соединяемых элементов. В процессе подвижки
наблюдается
интенсивный
сопровождающийся
падением
износ
во
натяжения
всех
болтов
контактных
и,
как
парах,
следствие,
снижение несущей способности соединения.
В процессе испытаний наблюдались следующие случаи выхода из
строя ФПС:
• значительные взаимные перемещения соединяемых деталей, в
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
1 – упругая работа ФПС;
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных
поверхностей.
результате которых болт упирается в край овального отверстия и в
конечном итоге срезается;
• отрыв головки болта вследствие малоцикловой усталости;
• значительные пластические деформации болта, приводящие к его
необратимому удлинению и исключению из работы при “обратном ходе"
элементов соединения;
• значительный износ контактных поверхностей, приводящий к ослаблению болта и падению несущей
способности ФПС.
Отмеченные результаты экспериментальных исследований представляют двоякий интерес для описания
работы ФПС. С одной стороны для расчета усилий и перемещений в элементах сооружений с ФПС важно задать
диаграмму деформирования соединения. С другой стороны необходимо определить возможность перехода ФПС
в предельное состояние.
Для описания диаграммы деформирования наиболее существенным представляется факт интенсивного
износа трущихся элементов соединения, приводящий к падению сил натяжения болта и несущей способности

279.

соединения. Этот эффект должен определять работу как стыковых, так и нахлесточных ФПС. Для нахлесточных
ФПС важным является и дополнительный рост сил натяжения вследствие деформации болта.
Для оценки возможности перехода соединения в предельное состояние необходимы следующие проверки:
а) по предельному износу контактных поверхностей;
б) по прочности болта и соединяемых листов на смятие в случае исчерпания зазора ФПС u0;
в) по несущей способности конструкции в случае удара в момент закрытия зазора ФПС;
г) по прочности тела болта на разрыв в момент подвижки.
Если учесть известные результаты [11,20,21,26], показывающие, что закрытие зазора приводит к
недопустимому росту ускорений в конструкции, то проверки (б) и (в) заменяются проверкой, ограничивающей
перемещения ФПС и величиной фактического зазора в соединении u0.
Решение вопроса об износе контактных поверхностей ФПС и подвижке в соединении должно базироваться
на задании диаграммы деформирования соединения, представляющей зависимость его несущей способности Т
от подвижки в соединении s. Поэтому получение зависимости Т(s) является основным для разработки методов
расчета ФПС и сооружений с такими соединениями. Отмеченные особенности учитываются далее при
изложении теории работы ФПС.
3.2. Общее уравнение для определения несущей способности ФПС
Для
построения
общего
уравнения
деформирования
ФПС
обратимся
к
более
сложному
случаю
нахлесточного соединения, характеризующегося трехстадийной диаграммой деформирования. В случае
стыкового соединения второй участок на диаграмме Т(s) будет отсутствовать.
Первая стадия работы ФПС не отличается от работы обычных фрикционных соединений. На второй и
третьей стадиях работы несущая способность соединения поменяется вследствие изменения натяжения болта. В
свою
очередь
натяжение
болта
определяется
его
деформацией
(на второй стадии деформирования

280.

нахлесточных соединений) и износом трущихся поверхностей листов пакета при их взаимном смещении. При
этом для теоретического описания диаграммы деформирования воспользуемся классической теорией износа [5,
14, 23], согласно которой скорость износа V пропорциональна силе нормального давления (натяжения болта) N:
V K N,
(3.1)
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
N N0 a N1 N2
(3.2)
здесь N 0 - начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
a
EF , где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
l
N1 k f ( s ) - увеличение натяжения болта вследствие его деформации;
N2 ( s ) - падение натяжения болта вследствие его пластических деформаций;
s - величина подвижки в соединении, - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1 N 2 0 .
Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V можно представить в виде:
V
d d ds
V ср ,
dt
ds dt
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a k N0 к f ( s ) ( s ) ,
где k K / Vср .
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
(3.4)

281.

k N0 a
1
1 e
kas
k e ka( s z ) k f ( z ) ( z ) dz ,
s
0
или
k N0 a
1
e
kas
s
k k f ( z ) ( z ) e kazdz N0 a 1 .
0
(3.5)
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно упрощается, так как в этом случае N 1 N 2 0 ,
и обращаются в 0 функции
f(z)
и ( z ) , входящие в (3.5). С учетом сказанного использование интеграла. (3.5)
позволяет получить следующую формулу для определения величины износа :
1 e kas k N0 a 1
(3.6)
Падение натяжения N при этом составит:
N 1 e kas k N0 ,
(3.7)
а несущая способность соединений определяется по формуле:
T T0 f N T0 f 1 e kas k N 0 a 1
T0 1 1 e kas k a 1 .
(3.8)
Как видно из полученной формулы относительная несущая способность
соединения
КТ
=Т/Т0
определяется
всего
двумя
параметрами
-
коэффициентом износа k и жесткостью болта на растяжение а. Эти
Рис.3.2.Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта 24
мм при коэффициенте износа k=5 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм; - l=50 мм;
- l=60 мм; - l=70 мм; - l=40 мм
параметры могут быть заданы с достаточной точностью и необходимые для
этого данные имеются в справочной литературе.

282.

На рис. 3.2 приведены зависимости КТ(s) для болта диаметром 24 мм и коэффициента износа k~5×10-8 H-1
при различных значениях толщины пакета l, определяющей жесткость болта а. При этом для наглядности
несущая способность соединения Т отнесена к своему начальному значению T0, т.е. графические зависимости
представлены в безразмерной форме. Как видно из рисунка, с ростом толщины пакета падает влияние износа
листов на несущую способность соединений. В целом падение несущей способности соединений весьма
существенно и при реальных величинах подвижки s 2 3см составляет для стыковых соединений 80-94%.
Весьма существенно на характер падений несущей способности соединения сказывается коэффициент износа k.
На рис.3.3 приведены зависимости несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×10-8 H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности соединения превосходит 50%. Такое падение натяжения должно
приводить к существенному росту взаимных смещений соединяемых деталей и
это обстоятельство должно учитываться в инженерных расчетах. Вместе с тем
рассматриваемый
эффект
будет
приводить
к
снижению
нагрузки,
передаваемой соединением. Это позволяет при использовании ФПС в качестве
Рис.3.3. Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта
24 мм при коэффициенте износа k=3 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм;
- l=50 мм; - l=60 мм; - l=70 мм; - l=80 мм
сейсмоизолирующего элемента конструкции рассчитывать усилия в ней,
моделируя ФПС демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом функций f(s) и >(s).Функция f(s) зависит
от удлинения болта вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси аппроксимацию в
виде:
u( x ) s sin
x
2l
,
(3.9)

283.

где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки (рис. 3.3), то длина искривленной оси
стержня составит:
1
L
1
2
du
1 dx
dx
1
1
1
2
2
2
s 2 2
1
2
cos
8l 2 1
2
2
1
s 2 2
x
1 s
cos dx 1
cos
dx
2
4l
2l
2l
8
l
1
2
2
2
2 x
s 2 2
dx 1
.
2l
8l
Удлинение болта при этом определится по формуле:
l L l
s 2 2
.
8l
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется коэффициентом k, который может быть
определен из экспериментальных данных, получим следующее представление для f(s):
f(s) s
2
l
.
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела болта будет иметь место лишь до момента
срыва его головки, т.е. при s < s0. Для записи этого факта воспользуемся единичной функцией Хевисайда :
f(s)
s2
( s s0 ).
l
(3.11)
Перейдем теперь к заданию функции (s). При этом необходимо учесть следующие ее свойства:
1. пластика проявляется лишь при превышении подвижкой s некоторой величины Sпл, т.е. при Sпл<s<S0.
2. предельное натяжение стержня не превосходит усилия Nт, при котором напряжения в стержне достигнут
предела текучести, т.е.:
lim ( N0 кf ( s ) ( s )) 0 .
s
(3.12)
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:

284.

( s ) N пл ( NТ N пл ) ( 1 e q( s S пл ) ) 1 ( s s0 ) ( s S пл).
(3.13)
Подстановка выражений (3.11, 3.12) в интеграл (3.5) приводит к следующим зависимостям износа листов
пакета от перемещения s:
при s<Sпл
s
N0
k
2
2
( 1 e k1as ) s 2
s
1 e k1as ,
a
al
k1a
k1a 2
(3.14)
при Sпл< s<S0
( s ) I ( Sпл ) k1(
),
NT
N N пл
1 ek1a( S пл s ) T
k1a
k1 a
(3.15)
e ( S пл s ) ek1a( S пл s )
при s<S0
( s ) II ( S0 )
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
(3.16)
Несущая способность соединения определяется при этом выражением:
(3.17)
T T0 fv a .
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от скорости подвижки v. Ниже мы используем
наиболее распространенную зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в виде:
f
f0
,
1 kvV
(3.18)
где kv — постоянный коэффициент.
Предложенная зависимость содержит 9 неопределенных параметров:
k1, k2, kv, S0, Sпл, q, f0, N0, и k0. Эти параметры должны определяться из данных эксперимента.
В отличие от стыковых соединений в формуле (3.17) введено два коэффициента износа - на втором участке
диаграммы
деформирования
износ
определяется
трением
между
листами
пакета
и
характеризуется

285.

коэффициентом износа k1, на третьем участке износ определяется трением между шайбой болта и наружным
листом пакета; для его описания введен коэффициент износа k2.
На рис. 3.4 приведен пример теоретической диаграммы деформирования при реальных значениях
параметров k1 = 0.00001; k2 =0.000016; kv = 0.15; S0 = 10 мм; Sпл = 4 мм; f0 = 0.3; N0 = 300 кН. Как видно из
рисунка, теоретическая диаграмма деформирования соответствует описанным выше экспериментальным
диаграммам.
Рис. 3.4 Теоретическая диаграмма деформирования ФПС

286.

4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями необходимы
фактические
данные
о
параметрах
исследуемых
соединений.
Экспериментальные
исследования работы ФПС достаточно трудоемки, однако в 1980-85 гг. такие исследования
были начаты в НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были получены записи Т(s)
для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами диаметром 22, 24,
27 и 48 мм. Принятые размеры образцов обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм
являются наиболее распространенными. Однако при этом в соединении необходимо
размещение слишком большого количества болтов, и соединение становится громоздким.
Для уменьшения числа болтов необходимо увеличение их диаметра. Поэтому было
рассмотрено ФПС с болтами наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на
рис. 4.1.
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм

287.

ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями необходимы фактические данные о
параметрах исследуемых соединений. Экспериментальные исследования работы ФПС достаточно трудоемки,
однако в 1980-85 гг. такие исследования были начаты в НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были
получены записи Т(s) для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами диаметром 22, 24, 27 и 48 мм. Принятые
размеры образцов обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм являются наиболее распространенными.
Однако при этом в соединении необходимо размещение слишком большого количества болтов, и соединение
становится громоздким. Для уменьшения числа болтов необходимо увеличение их диаметра. Поэтому было
рассмотрено ФПС с болтами наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на рис. 4.1.
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД. Высокопрочные болты были
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм

288.

изготовлены тензометрическими из стали 40Х "селект" в соответствии с требованиями [6]. Контактные
поверхности
пластин
были
обработаны
протекторной
цинкосодержащей
грунтовкой
ВЖС-41
после
дробеструйной очистки. Болты были предварительно протарированы с помощью электронного пульта АИ-1 и
при сборке соединений натягивались по этому же пульту в соответствии с тарировочными зависимостями
ручным ключом на заданное усилие натяжения N0.
Испытания проводились на пульсаторах в НИИ мостов и на универсальном динамическом стенде УДС-100
экспериментальной базы ЛВВИСКУ. В испытаниях на стенде импульсная нагрузка на ФПС обеспечивалась путем
удара движущейся массы М через резиновую прокладку в рабочую тележку, связанную с ФПС жесткой тягой.
Масса и скорость тележки, а также жесткость прокладки подбирались таким образом, чтобы при неподвижной
рабочей тележке получился импульс силы с участком, на котором сила сохраняет постоянное значение,
длительностью около 150 мс. Амплитудное значение импульса силы подбиралось из условия некоторого
превышения несущей способности ФПС. Каждый образец доводился до реализации полного смещения по
овальному отверстию.
Во время испытаний на стенде и пресс-пульсаторах контролировались следующие параметры:
• величина динамической продольной силы в пакете ФПС;
• взаимное смещение пластин ФПС;
• абсолютные скорости сдвига пластин ФПС;
• ускорение движения пластин ФПС и ударные массы (для испытаний на стенде).
После каждого нагружения проводился замер напряжения высокопрочного болта.
Из полученных в результате замеров данных наибольший интерес представляют для нас зависимости
продольной силы, передаваемой на соединение (несущей способности ФПС), от величины подвижки S. Эти
зависимости могут быть получены теоретически по формулам, приведенным выше в разделе 3. На рисунках 4.2
- 4.3 приведено графическое

289.

Рис. 4.2, 4.3 Экспериментальные диаграммы деформирования
ФПС для болтов 22 мм и 24 мм.
представление полученных диаграмм деформирования ФПС. Из рисунков видно, что характер зависимостей Т(s)
соответствует в целом принятым гипотезам и результатам теоретических построений предыдущего раздела. В
частности, четко проявляются три участка деформирования соединения: до проскальзывания элементов
соединения, после проскальзывания листов пакета и после проскальзывания шайбы относительно наружного
листа пакета. Вместе с тем, необходимо отметить существенный разброс полученных диаграмм. Это связано, повидимому, с тем, что в проведенных испытаниях принят наиболее простой приемлемый способ обработки
листов пакета. Несмотря на наличие существенного разброса, полученные диаграммы оказались пригодными
для дальнейшей обработки.
В
результате
предварительной
обработки
экспериментальных
данных
построены
диаграммы
деформирования нахлесточных ФПС. В соответствии с ранее изложенными теоретическими разработками эти
диаграммы должны описываться уравнениями вида (3.14). В указанные уравнения входят 9 параметров:
N0— начальное натяжение; f0 — коэффициент трения покоя;
k0 — коэффициент, определяющий влияние скорости на коэффициент трения скольжения;
k1— коэффициент износа по контакту трущихся листов пакета;

290.

k2— коэффициент износа по контакту листа и шайбы;
Sпл — предельное смещение, при котором возникают пластические деформации в теле болта;
S0— предельное смещение, при котором возникает срыв шайбы болта относительно листа пакета;
к
—
коэффициент,
характеризующий
увеличение
натяжения
болта
вследствие
геометрической
нелинейности его работы;
q — коэффициент, характеризующий уменьшение натяжения болта вследствие его пластической работы.
Обработка экспериментальных данных заключалась в определении этих 9 параметров. При этом параметры
варьировались на сетке их возможных значений. Для каждой девятки значений параметров по методу
наименьших квадратов вычислялась величина невязки между расчетной и экспериментальной диаграммами
деформирования, причем невязка суммировалась по точкам цифровки экспериментальной диаграммы.
Для поиска искомых значений параметров для болтов диаметром 24 мм последние варьировались в
следующих пределах:
k1, k2— от 0.000001 до 0.00001 с шагом 0.000001 Н; kv— от 0 до 1 с шагом 0.1 с/мм;
S0 — от величины Sпл до 25 с шагом 1 мм; Sпл — от 1 до 10 с шагом 1 мм;
q— от 0.1 до 1 с шагом 0.1 мм~1; f0— от 0.1 до 0.5 с шагом 0.05;
N0— от 30 до 60 с шагом 5 кН; к — от 0.1 до 1 с шагом 0.1;

291.

На рис. 4.4 и 4.5 приведены характерные
диаграммы деформирования ФПС, полученные
экспериментально
теоретические
и
соответствующие
диаграммы.
им
Сопоставление
расчетных и натурных данных указывают на то,
что подбором параметров ФПС удается добиться
хорошего совпадения натурных и расчетных
диаграмм деформирования ФПС. Расхождение
диаграмм на конечном их участке обусловлено
Рис. 4.5
Рис.4.4
резким
падением скорости подвижки перед остановкой, не учитываемым в рамках предложенной теории
расчета ФПС. Для болтов диаметром 24 мм было обработано 8 экспериментальных диаграмм деформирования.
Результаты определения параметров соединения для каждой из подвижек приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Результаты определения параметров ФПС
параметры k1106, k2
k ,
S0, SПЛ
q,
f0 N0, к
1
6
-1
N подвижки кН10 , с/мм мм мм мм
кН
1
кН1
11
32
0.25 11
9 0.0000 0.34 105 260
2
8
15
0,24 8
7 0.0004
0.36 152 90
1
3
12
27
0.44 13.5 11.2 0.0001
0.39 125 230
4
4
7
14
0.42 14.6 12 0.0001
0.29 193 130
2
5
14
35
0.1
8 4.2 0.0006
0.3 370 310
1
6
6
11
0.2 12
9 0.0000 0.3 120 100
7
8
20
0.2 19 16 0.0000
0.3 106 130
2
8
8
15
0.3
9 2.5 0.0002
0.35
154 75
1
8
Приведенные
в
таблице
4.1
результаты
вычислений
параметров
соединения
были
статистически
обработаны и получены математические ожидания и среднеквадратичные отклонения для каждого из

292.

параметров. Их значения приведены в таблице 4.2. Как видно из приведенной таблицы, значения параметров
характеризуются
значительным
разбросом.
Этот
факт
затрудняет
рассмотренной обработкой поверхности (обжиг листов пакета).
применение
одноболтовых
ФПС
с
Вместе с тем, переход от одноболтовых к
многоболтовым соединениям должен снижать разброс в параметрах диаграммы деформирования.
Таблица. 4.2.
Результаты статистической обработки значений параметров ФПС
Значения параметров
Параметры
математическо среднеквадратичн
соединени
е
ое
6я
1
ожидание
отклонение
k1 10 , КН9.25
2.76
6
1
k2 10 , кН21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
-1
q, мм
0.00019
0.00022
f0
0.329
0.036
Nо,кН
165.6
87.7
165.6
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета

293.

многоболтовых ФПС
Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования одноболтовых ФПС позволяют перейти к
анализу многоболтовых соединений. Для упрощения задачи примем широко используемое в исследованиях
фрикционных болтовых соединений предположение о том, что болты в соединении работают независимо. В
этом случае математическое ожидание несущей способности T и дисперсию DT (или среднеквадратическое
отклонение T ) можно записать в виде:
T( s )
DT
T ( s , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )...pk ( k )d 1d 2 ...d k
( T T ) p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
(5.1)
2
2
... T 2 p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k T
(5.2)
T DT
(5.3)
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T от подвижки s и параметров соединения
i; в нашем случае в качестве параметров выступают коэффициент износа k, смещение при срыве соединения
S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по имеющимся данным нам известны лишь
среднее значение i и их стандарт (дисперсия).
Для
дальнейших
исследований
приняты
два
возможных
закона
распределения
параметров
ФПС:
равномерное в некотором возможном диапазоне изменения параметров min i max и нормальное. Если учесть,

294.

что в предыдущих исследованиях получены величины математических ожиданий i и стандарта i , то
соответствующие функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при 3 3
2 i 3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
e
a
i i
2 i 2
Результаты
2
(5.5)
.
расчетного
определения
зависимостей
T(s)
и
(s)
при
двух
законах
распределения
сопоставляются между собой, а также с данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых многоболтовых ФПС
Для вычисления несущей способности соединения сначала рассматривается более простое соединение
встык. Такое соединение характеризуется всего двумя параметрами - начальной несущей способностью Т0 и
коэффициентом износа k. При этом несущая способность одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
(5.6)
В случае равномерного распределения математическое ожидание несущей способности соединения из п
болтов составит:

295.

k T 3
dk
dT
kas
T
e
2
3
2
3
k
T
3
k T 3
T0 T 3
T n
T0 T
nT0 e kas
sh( sa k 3 )
sa k
(5.7)
.
При нормальном законе распределения математическое ожидание несущей способности соединения из п
болтов определится следующим образом:
T n
Te
1
kas
T 2
e
( T T ) 2
2 T 2
1
k 2
e
( k k )2
2 k 2
dkdT
( k k )2
( T T ) 2
1
1
2 k 2
2 T 2
kas
n
Te
dT
e
e
dk
.
2
2
T
k
Если учесть, что для любой случайной величины
x
с математическим ожиданием
x
функцией
распределения р(х} выполняется соотношение:
x x p( x ) dx ,
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей способности соединения Т равна
математическому ожиданию начальной несущей способности Т0. При этом:
T nT0
1
kas
e
k 2
( k k )2
2 k 2
dk .
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный квадрат, получим:

296.

T nT0
nT0
1
k 2
1
k 2
k k as k2 2 as k as k2
2 k2
e
2
dk
2
as 2
k k as k2
k
as k
2
2 k2
e
e
dk .
Подынтегральный член в полученном выражении с учетом множителя
1
k 2
представляет не что иное, как
функцию плотности нормального распределения с математическим ожиданием k as k2 и среднеквадратичным
отклонением k . По этой причине интеграл в полученном выражении тождественно равен 1 и выражение для
несущей способности соединения принимает окончательный вид:
T nT0 e
ask
a 2 s 2 k2
2
.
(5.8)
Соответствующие принятым законам распределения дисперсии составляют:
для равномерного закона распределения
2
2
D nT0 e 2 ask 1 T F ( 2 x ) F ( x )2 ,
2
T0
где F ( x )
(5.9)
shx
; x sa k 3
x
для нормального закона распределения
2
2
2 1
D n T0 T2 1 ( A1 ) e A1 T0 e A 1 ( A ) ,
2
где A1 2 as( k2 as k ).
(5.10)

297.

Представляет интерес сопоставить полученные зависимости с аналогичными зависимостями, выведенными
выше для одноболтовых соединений.
Рассмотрим, прежде всего, характер изменения несущей способности ФПС по мере увеличения подвижки s и
коэффициента износа k для случая использования равномерного закона распределения в соответствии с
формулой (5.4). Для этого введем по аналогии с (5.4) безразмерные характеристики изменения несущей
способности:
относительное падение несущей способности
sh( x )
kas
T
x
1
e
nT0
.
(5.11)
коэффициент перехода от одноболтового к многоболтовому соединению
1
T
nT0 e
kas
sh( x )
.
x
(5.12)
Наконец для относительной величины среднеквадратичного отклонения
с с использованием формулы
(5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas
2
1
T2 sh2 x shx
1
.
2 2 x
n
x
T0
(5.13)
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального распределения:
2
1 A
e 1 ( A ) ,
2
k2 s 2
2
1 2 kas
1 ( A ) ,
e
2
2
2
T2
1
A1 1 A
1 2 1 ( A1 ) e e 1 ( A ) ,
n
2
T0
(5.14)
(5.15)
(5.16)

298.

где
2s2
A k 2 s ka ,
2
A1 2 As ( k2 sa k ) ,
( A )
2
A
e
z2
dz .
0
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости i и i от величины подвижки s. Кривые построены при тех же
значениях переменных, что использовались нами ранее при построении зависимости T/T0 для одноболтового
соединения.
Как
видно
из
рисунков,
зависимости
i ( k , s ) аналогичны
зависимостям,
полученным
для
одноболтовых соединений, но характеризуются большей плавностью, что должно благоприятно сказываться на
работе соединения и конструкции в целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода i ( k , a , s ) . По своему смыслу математическое ожидание несущей
способности многоболтового соединения T получается из несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на , т.е.:
T T1
(5.17)
Согласно (5.12) lim x 1 . В частности, 1 при неограниченном увеличении математического ожидания коэффициента износа k или смещения
s. Более того, при выполнении условия
k k 3
(5.18)
будет иметь место неограниченный рост несущей способности ФПС с увеличением подвижки s, что противоречит смыслу задачи.
Полученный результат ограничивает возможность применения равномерного распределения условием (5.18).
Что касается нормального распределения, то возможность его применения определяется пределом:
lim 2
s
1
lim e ( kas A ) 1 ( A ) .
2 s
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:

299.

x2
1 2 1
lim 1 x lim
e
.
x
x
x
2

300.

1=
а)
S, мм

301.

2=Т/nT0
Подвижка S, мм
Рис.5.1. Графики зависимости расчетного снижения несущей способности ФПС от величины подвижки в соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼- l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм;

302.

1
а)
S, мм

303.

Коэффициент перехода 2
б)
Подвижка S, мм
Рис.5.2. Графики зависимости коэффициента перехода от одноболтового к многоболтовому ФПС от величины подвижки в соединении при различной
толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм
С учетом сказанного получим:
A2
1
1 2 1
0.
lim 2 lim e kas A
e
s
s 2
A
2
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых соотношениях k и k.

304.

Результаты обработки экспериментальных исследований, выполненные ранее, показывают, что разброс значений несущей способности ФПС для случая
обработки поверхностей соединяемых листов путем нанесения грунтовки ВЖС достаточно велик и достигает 50%. Однако даже в этом случае применение ФПС
вполне приемлемо, если перейти от одноболтовых к многоболтовым соединениям. Как следует из полученных формул (5.13, 5.16), для среднеквадратичного
отклонения 1 последнее убывает пропорционально корню из числа болтов.
На рисунке 5.3 приведена зависимость относительной величины
среднеквадратичного отклонения 1 от безразмерного параметра х для безразмерной подвижки 2-х, 4-х, 9-ти и 16-ти болтового соединений. Значения T и T0
приняты в соответствии с данными выполненных экспериментальных исследований. Как видно из графика, уже для 9-ти болтового соединения разброс значений
несущей способности Т не превосходит 25%, что следует считать вполне приемлемым.
Рис.5.3. Зависимость относительного разброса несущей
способности ФПС от величины подвижки при различном
числе болтов n
5.3. Построение уравнений деформирования нахлесточных многоболтовых соединений

305.

Распространение использованного выше подхода на расчет нахлесточных соединений достаточно громоздко из-за большого количества случайных
параметров, определяющих работу соединения. Однако с практической точки зрения представляется важным учесть лишь максимальную силу трения Тmax,
смещение при срыве соединения S0 и коэффициент износа k. При этом диаграмма деформирования соединения между точками (0,Т0) и (S0, Tmax)
аппроксимируется линейной зависимостью. Для учета излома графика T(S) в точке S0 введена функция :
1 при 0 S S 0
0 при S S 0
S , S 0
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k , S0 ) 1 ( S , S0 ) ,
где T1( S ) T0 ( Tmax T0 )
S
,
S0
(5.21)
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется следующим интегралом:
T n
T ( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax n I1 I 2
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления для Т1 согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в
виде суммы трех интегралов:
s
I 1 T0 ( Tmax T0 ) s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tmax )
S0
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTmax I 1,1 I 1,2 I 1,3
где
(5.23)

306.

I1,1
T0 p( T0 ) ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0 s , S0 p( S0 )dS0 Tmax p( Tmax )dTmax
T0
S0
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
p( x )dx 1
и
xp( x )dx x ,
то получим
I 1,1 T ( s , S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
s
I1,2
Tmax S0 ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0 T0 Tmax
T max
( s , S0 )
S0
S0
p( S0 ) dS0 .
s
I1,3
T0 S0 ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0 T0 Tmax
T0
S0
( s , S0 )
S0
p( S0 ) dS0 .
Если ввести функции
1 ( s ) ( s , S 0 ) p( S 0 ) dS0
(5.24)

307.

и
( s , S0 )
S0
1( s )
p( S 0 ) dS0 ,
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I 1 T 1( s ) ( T max T 0 )s 2 ( s ).
(5.26)
Если учесть, что на первом участке s < S0, то с учетом (5.20) формулы (5.24) и (5.25) упростятся и примут вид:
1( s ) p( S0 )dS0
(5.27)
s
2( s )
s
p( S0 )
dS0 .
S0
(5.28)
Для нормального распределения p(S0) функция 1 1 erf ( s ) , а функция записывается в виде:
( S0 S 0 )2
2
s
e
2 s2
S0
dS0 .
(5.29)
Для равномерного распределения функции 1 и 2 могут быть представлены аналитически:
1 при s S 0 s 3
1 S0 s 3 s при S 0 s 3 s S 0 s 3
0 при s S 0 s 3 .
(5.30)

308.

S0 s 3
1
ln
при s S 0 s 3
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
1
2
ln
при S 0 s 3 s S 0 s 3
s
2 s 3
0 при s S 0 s 3
(5.31)
Аналитическое представление для интеграла (5.23) весьма сложно. Для большинства видов распределений
его целесообразно табулировать; для равномерного распределения интегралы I1 и I2 представляются в
замкнутой форме:
S0 s 3
S
ln
при S S 0 s 3
T 0 ( T max T 0 )
2
3
S
3
0
s
s
S0 s 3
S0 s 3
1
( T max T 0 )S ln
I1
T 0 S 0 s 3 S ln
(5.32)
s
s
2
3
s
при S 0 s 3 S S 0 s 3
0 при S S 0 3
s
0 при S S 0 s 3
I2 T m
F( S ) F( s 3 )
2 s 3
(5.33)
при S S 0 s 3 ,
причем F ( x ) Ei ax( k k 3 ) Ei ax( k k 3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei - интегральная показательная функция.
Полученные формулы подтверждены результатами экспериментальных исследований многоболтовых
соединений и рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких конструкций с ФПС.

309.

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И СООРУЖЕНИЙ С
ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология изготовления ФПС включает выбор материала элементов соединения,
подготовку контактных поверхностей, транспортировку и хранение деталей, сборку
соединений. Эти вопросы освещены ниже.
6.1. Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий
контактных поверхностей стальных деталей ФПС
и опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77, гайки по ГОСТ
22354-74, шайбы по ГОСТ 22355-75 с обработкой опорной поверхности по указаниям
раздела 6.4 настоящего пособия. Основные размеры в мм болтов, гаек и шайб и расчетные
площади поперечных сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номиналь
Расчетная
Высота
Высота
ный
площадь
головки
гайки
диаметр по сечения
телу по резьбе
по
Размер
Диаметр
Размеры шайб
Толщина
Диаметр
под ключ опис.окр.
внутр.
нар.
гайки
27
29,9
4
18
37
болта
16
201
157
12
15
18
255
192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314
245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380
303
15
19
36
39,6
6
24
50
24
453
352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573
459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707
560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018
816
23
29
55
60,8
6
39
78

310.

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И СООРУЖЕНИЙ С ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология изготовления ФПС включает выбор материала элементов соединения, подготовку контактных
поверхностей, транспортировку и хранение деталей, сборку соединений. Эти вопросы освещены ниже.
6.1.
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий контактных поверхностей стальных
деталей ФПС и опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77, гайки по ГОСТ 22354-74, шайбы по ГОСТ
22355-75 с обработкой опорной поверхности по указаниям раздела 6.4 настоящего пособия. Основные размеры
в мм болтов, гаек и шайб и расчетные площади поперечных сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номина Расчетная Высота Высот Разме Диамет
льный
диаметр
болта
площадь головк
сечения
и
а
р под
р
Размеры шайб
Диаметр
внут нар.
на
Толщи
гайки ключ опис.ок
по
р.
р. гайки
по телу по
16
201 резьбе
157
12
15
27
29,9
4
18
37
18
255 192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314 245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380 303
15
19
36
39,6
6
24
50
24
453 352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573 459
19
24
46
50,9
6
30
66

311.

30
707 560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018 816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386 1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810 1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75 назначается в соответствии с данными
табл.6.2.
Таблица 6.2.
Номинальна Длина резьбы 10
16 18 20 22
я
длина резьбы d
40
*
45
38 *
стержня
50
38 42 *
55
38 42 46 *
60
38 42 46 50
65
38 42 46 50
70
38 42 46 50
75
38 42 46 50
80
38 42 46 50
85
38 42 46 50
90
38 42 46 50
95
38 42 46 50
100
38 42 46 50
105
38 42 46 50
110
38 42 46 50
115
38 42 46 50
120
38 42 46 50
125
38 42 46 50
130
38 42 46 50
140
38 42 46 50
150
38 42 46 50
160,
170,
при номинальном диаметре
24 27 30 36 42 48
*
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
78
78
78
78
78
78
78
78
78
78
78
90
90
90
90
90
90
90
90
102
102
102
102
102
102
102

312.

190,
200, 44 48 52 56 60 66 72 84 96 108
240,260,280,
220болты с резьбой по всей длине стержня.
Примечание: знаком * отмечены
300
Для консервации контактных поверхностей стальных деталей следует применять фрикционный грунт
ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для нанесения на опорные поверхности шайб методом плазменного напыления
антифрикционного покрытия следует применять в качестве материала подложки интерметаллид
ПН851015 по ТУ-14-1-3282-81, для несущей структуры - оловянистую бронзу БРОФ10-8 по ГОСТ, для
рабочего тела - припой ПОС-60 по ГОСТ.
Примечание: Приведенные данные действительны при сроке хранения несобранных конструкций до 1 года.
6.2. Конструктивные требования к соединениям
В конструкциях соединений должна быть обеспечена возможность свободной постановки болтов,
закручивания гаек и плотного стягивания пакета болтами во всех местах их постановки с применением
динамометрических ключей и гайковертов.
Номинальные диаметры круглых и ширина овальных отверстий в элементах для пропуска
высокопрочных болтов принимаются по табл.6.3.
Таблица 6.3.
Группа
Номинальный диаметр болта в мм.
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
соединений
Определяющи 17 19 21 23 25 28 32 37 44 50
х геометрию
Не
20
23
25
28
30
33
36
40
45
52
определяющи
Длины овальных отверстий в элементах для пропуска высокопрочных болтов назначают по
х геометрию
результатам вычисления максимальных абсолютных смещений соединяемых деталей для каждого ФПС

313.

по результатам предварительных расчетов при обеспечении несоприкосновения болтов о края овальных
отверстий, и назначают на 5 мм больше для каждого возможного направления смещения.
ФПС следует проектировать возможно более компактными.
Овальные отверстия одной детали пакета ФПС могут быть не сонаправлены.
Размещение болтов в овальных отверстиях при сборке ФПС устанавливают с учетом назначения ФПС
и направления смещений соединяемых элементов.
При необходимости в пределах одного овального отверстия может быть размещено более одного
болта.
Все контактные поверхности деталей ФПС, являющиеся внутренними для ФПС, должны быть
обработаны грунтовкой ВЖС 83-02-87 после дробеструйной (пескоструйной) очистки.
Не допускается осуществлять подготовку тех поверхностей деталей ФПС, которые являются
внешними поверхностями ФПС.
Диаметр болтов ФПС следует принимать не менее 0,4 от толщины соединяемых пакета соединяемых
деталей.
Во всех случаях несущая способность основных элементов конструкции, включающей ФПС, должна
быть не менее чем на 25% больше несущей способности ФПС на фрикционно-неподвижной стадии
работы ФПС.
Минимально допустимое расстояние от края овального отверстия до края детали должно составлять:
- вдоль направления смещения >= 50 мм.
- поперек направления смещения >= 100 мм.
В соединениях прокатных профилей с непараллельными поверхностями полок или при наличии
непараллельности
наружных
плоскостей
ФПС
должны
предотвращающие перекос гаек и деформацию резьбы.
применяться
клиновидные
шайбы,

314.

Конструкции ФПС и конструкции, обеспечивающие соединение ФПС с основными элементами
сооружения, должны допускать возможность ведения последовательного не нарушающего связности
сооружения ремонта ФПС.
6.3. Подготовка контактных поверхностей элементов и методы контроля.
Рабочие контактные поверхности элементов и деталей ФПС должны быть подготовлены посредством
либо пескоструйной очистки в соответствии с указаниями ВСН 163-76, либо дробеструйной очистки в
соответствии с указаниями.
Перед обработкой с контактных поверхностей должны быть удалены заусенцы, а также другие
дефекты, препятствующие плотному прилеганию элементов и деталей ФПС.
Очистка должна производиться в очистных камерах или под навесом, или на открытой площадке при
отсутствии атмосферных осадков.
Шероховатость поверхности очищенного металла должна находиться в пределах 25-50 мкм.
На очищенной поверхности не должно быть пятен масел, воды и других загрязнений.
Очищенные контактные поверхности должны соответствовать первой степени удаления окислов и
обезжиривания по ГОСТ 9022-74.
Оценка шероховатости контактных поверхностей производится визуально сравнением с эталоном
или другими апробированными способами оценки шероховатости.
Контроль степени очистки может осуществляться внешним осмотром поверхности при помощи лупы с
увеличением не менее 6-ти кратного. Окалина, ржавчина и другие загрязнения на очищенной
поверхности при этом не должны быть обнаружены.
Контроль степени обезжиривания осуществляется следующим образом: на очищенную поверхность
наносят 2-3 капли бензина и выдерживают не менее 15 секунд. К этому участку поверхности прижимают

315.

кусок чистой фильтровальной бумаги и держат до полного впитывания бензина. На другой кусок
фильтровальной бумаги наносят 2-3 капли бензина. Оба куска выдерживают до полного испарения
бензина. При дневном освещении сравнивают внешний вид обоих кусков фильтровальной бумаги.
Оценку
степени
обезжиривания
определяют
по
наличию
или
отсутствию
масляного
пятна
на
фильтровальной бумаге.
Длительность перерыва между пескоструйной очисткой поверхности и ее консервацией не должна
превышать 3 часов. Загрязнения, обнаруженные на очищенных поверхностях, перед нанесением
консервирующей грунтовки ВЖС 83-02-87 должны быть удалены жидким калиевым стеклом или
повторной очисткой. Результаты проверки качества очистки заносят в журнал.
6.4. Приготовление и нанесение протекторной грунтовки ВЖС 83 -02-87. Требования
к загрунтованной поверхности. Методы контроля
Протекторная
грунтовка
ВЖС
83-02-87
представляет
собой
двуупаковочный
лакокрасочный
материал, состоящий из алюмоцинкового сплава в виде пигментной пасты, взятой в количестве 66,7%
по весу, и связующего в виде жидкого калиевого стекла плотностью 1,25, взятого в количестве 33,3% по
весу.
Каждая партия материалов должна быть проверена по документации на соответствие ТУ. Применять
материалы, поступившие без документации завода-изготовителя, запрещается.
Перед смешиванием составляющих протекторную грунтовку ингредиентов следует довести жидкое
калиевое стекло до необходимой плотности 1,25 добавлением воды.
Для
приготовления
грунтовки
ВЖС
83-02-87
пигментная
часть
и
связующее
тщательно
перемешиваются и доводятся до рабочей вязкости 17-19 сек. при 18-20°С добавлением воды.
Рабочая вязкость грунтовки определяется вискозиметром ВЗ-4 (ГОСТ 9070-59) по методике ГОСТ
17537-72.

316.

Перед и во время нанесения следует перемешивать приготовленную грунтовку до полного поднятия
осадка.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 сохраняет малярные свойства (жизнеспособность) в течение 48 часов.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится под навесом или в помещении. При отсутствии атмосферных
осадков нанесение грунтовки можно производить на открытых площадках.
Температура воздуха при произведении работ по нанесению грунтовки ВЖС 83-02-87 должна быть не
ниже +5°С.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 может наноситься методами пневматического распыления, окраски кистью,
окраски терками. Предпочтение следует отдавать пневматическому распылению.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится за два раза по взаимно перпендикулярным направлениям с
промежуточной сушкой между слоями не менее 2 часов при температуре +18-20°С.
Наносить грунтовку следует равномерным сплошным слоем, добиваясь окончательной толщины
нанесенного покрытия 90-110 мкм. Время нанесения покрытия при естественной сушке при температуре
воздуха 18-20 С составляет 24 часа с момента нанесения последнего слоя.
Сушка загрунтованных элементов и деталей во избежание попадания атмосферных осадков и других
загрязнений на невысохшую поверхность должна проводится под навесом.
Потеки, пузыри, морщины, сорность, не прокрашенные места и другие дефекты не допускаются.
Высохшая грунтовка должна иметь серый матовый цвет, хорошее сцепление (адгезию) с металлом и не
должна давать отлипа.
Контроль толщины покрытия осуществляется магнитным толщиномером ИТП-1.
Адгезия определяется методом решетки в соответствии с ГОСТ 15140-69 на контрольных образцах,
окрашенных по принятой технологии одновременно с элементами и деталями конструкций.

317.

Результаты проверки качества защитного покрытия заносятся в Журнал контроля качества
подготовки контактных поверхностей ФПС.
6.4.1 Основные требования по технике безопасности при работе
с грунтовкой ВЖС 83-02-87
Для обеспечения условий труда необходимо соблюдать:
"Санитарные
правила
при
окрасочных
работах
с
применением
ручных
распылителей"
(Министерство здравоохранения СССР, № 991-72)
"Инструкцию
по
санитарному
содержанию
помещений
и
оборудования
производственных
предприятий" (Министерство здравоохранения СССР, 1967 г.).
При пневматическом методе распыления, во избежание увеличения туманообразования и расхода
лакокрасочного материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску следует производить в
респираторе и защитных очках. Во время окрашивания в закрытых помещениях маляр должен
располагаться
таким
образом,
чтобы
струя
лакокрасочного
материала
имела
направление
преимущественно в сторону воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на открытых
площадках
маляр
должен
расположить
окрашиваемые
изделия
так,
чтобы
ветер
не
относил
распыляемый материал в его сторону и в сторону работающих вблизи людей.
Воздушная магистраль и окрасочная аппаратура должны быть оборудованы редукторами давления и
манометрами. Перед началом работы маляр должен проверить герметичность шлангов, исправность
окрасочной аппаратуры и инструмента, а также надежность присоединения воздушных шлангов к
краскораспределителю и воздушной сети. Краскораспределители, кисти и терки в конце рабочей смены
необходимо тщательно очищать и промывать от остатков грунтовки.

318.

На каждом бидоне, банке и другой таре с пигментной частью и связующим должна быть наклейка
или бирка с точным названием и обозначением этих материалов. Тара должна быть исправной с плотно
закрывающейся крышкой.
При приготовлении и нанесении грунтовки ВЖС 83-02-87 нужно соблюдать осторожность и не
допускать ее попадания на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.
Рабочие и ИТР, работающие на участке консервации, допускаются к работе только после
ознакомления с настоящими рекомендациями, проведения инструктажа и проверки знаний по технике
безопасности. На участке консервации и в краскозаготовительном помещении не разрешается работать
без спецодежды.
Категорически запрещается прием пищи во время работы. При попадании составных частей
грунтовки или самой грунтовки на слизистые оболочки глаз или дыхательных путей необходимо обильно
промыть загрязненные места.

319.

6.4.2 Транспортировка и хранение элементов и деталей, законсервированных
грунтовкой
ВЖС 83-02-87
Укладывать, хранить и транспортировать законсервированные элементы и детали нужно так, чтобы
исключить возможность механического повреждения и загрязнения законсервированных поверхностей.
Собирать можно только те элементы и детали, у которых защитное покрытие контактных
поверхностей полностью высохло. Высохшее защитное покрытие контактных поверхностей не должно
иметь загрязнений, масляных пятен и механических повреждений.
При наличии загрязнений и масляных пятен контактные поверхности должны быть обезжирены.
Обезжиривание контактных поверхностей, законсервированных ВЖС 83-02-87, можно производить
водным раствором жидкого калиевого стекла с последующей промывкой водой и просушиванием. Места
механических повреждений после обезжиривания должны быть подконсервированы.
6.5. Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные поверхности
шайб
Производится очистка только одной опорной поверхности шайб в дробеструйной камере каленой
дробью крупностью не более 0,1 мм. На отдробеструенную поверхность шайб методом плазменного
напыления наносится подложка из интерметаллида ПН851015 толщиной . …..м. На подложку из
интерметаллида ПН851015 методом плазменного напыления наносится несущий слой оловянистой
бронзы БРОФ10-8. На несущий слой оловянистой бронзы БРОФ10-8 наносится способом лужения припой
ПОС-60 до полного покрытия несущего слоя бронзы.

320.

6.6. Сборка ФПС
Сборка ФПС проводится с использованием шайб с фрикционным покрытием одной из поверхностей,
при постановке болтов следует располагать шайбы обработанными поверхностями внутрь ФПС.
Запрещается очищать внешние поверхности внешних деталей ФПС. Рекомендуется использование
неочищенных внешних поверхностей внешних деталей ФПС.
Каждый болт должен иметь две шайбы (одну под головкой, другую под гайкой). Болты и гайки
должны быть очищены от консервирующей смазки, грязи и ржавчины, например, промыты керосином и
высушены.
Резьба болтов должна быть прогнана путем провертывания гайки от руки на всю длину резьбы.
Перед навинчиванием гайки ее резьба должна быть покрыта легким слоем консистентной смазки.
Рекомендуется следующий порядок сборки:
совмещают отверстия в деталях и фиксируют их взаимное положение;
устанавливают болты и осуществляют их натяжение гайковертами на 90% от проектного усилия.
При сборке многоболтового ФПС установку болтов рекомендуется начать с болта находящегося в центре
тяжести поля установки болтов, и продолжать установку от центра к границам поля установки болтов;
после проверки плотности стягивания ФПС производят герметизацию ФПС;
болты затягиваются до нормативных усилий натяжения динамометрическим ключом.

321.

Общество с ограниченной ответственностью «С К С Т Р О Й К
О М П Л Е К С - 5» СПб, ул. Бабушкина, д. 36 тел./факс 812705-00-65 E-mail: stanislav@stroycomplex-5. ru http://www.
stroycomplex-5. ru
РЕГЛАМЕНТ
МОНТАЖА АМОРТИЗАТОРОВ СТЕРЖНЕВЫХ ДЛЯ СЕЙСМОЗАЩИТЫ
МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
1. Подготовительные работы
1.1 Очистка верхних поверхностей бетона оголовка опоры и пролетного строения
от загрязнений;
1.2. Контрольная съемка положения закладных деталей (фундаментных болтов) в
оголовке опоры и диафрагме железобетонного пролетного строения или отверстий в
металле металлического или сталежелезобетонного пролетного строения с
составлением схемы (шаблона).
1.3. Проверка соответствия положения отверстий для крепления амортизатора к
опоре и к пролетному строению в элементах амортизатора по шаблонам и, при
необходимости, райберовка или рассверловка новых отверстий.
1.4. Проверка высотных и горизонтальных параметров поступившего на монтаж
амортизатора и пространства для его установки на опоре (под диафрагмой). При
необходимости, срубка выступающих частей бетона или устройство подливки на
оголовке опоры.
1.5. Устройство
подмостей в уровне площадки, на которую устанавливается
амортизатор.
2.
Установка и закрепление амортизатора
2.1. Установка амортизаторов с нижним расположением ФПС (под
железобетонные пролетные строения).

322.

2.1.1. Расположение фундаментных болтов для крепления на опоре может быть
двух видов:
1) болты
расположены внутри основания и при полностью смонтированном
амортизаторе не видны, т.к. закрыты корпусом упора, при этом концы фундаментных
болтов выступают над поверхностью площадки, на которой монтируется амортизатор;
2) болты расположены внутри основания и оканчиваются резьбовыми втулками,
верхние торцы которых расположены заподлицо с бетонной поверхностью;
3) болты расположены у края основания, которое совмещено с корпусом упора, и
после монтажа амортизатора доступ к болтам возможен, при этом концы
фундаментных болтов выступают над поверхностью площадки;

323.

4) болты расположены у края основания и оканчиваются резьбовыми втулками, как
и во втором случае
2.1.2. Последовательность операций по монтажу амортизатора в первом случае
приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
б) Разборка соединения основания с корпусом упора, собранного на время
транспортировки.
в) Подъем основания амортизатора на подмости в уровне, превышающем уровень
площадки, на которой монтируется амортизатор, на высоту выступающего конца
фундаментного болта.
г) Надвижка основания в проектное положение до совпадения отверстий для
крепления амортизатора с фундаментными болтами, опускание основания на площадку,
затяжка фундаментных болтов, при необходимости срезка выступающих над гайками
концов фундаментных болтов.
д) Подъем сборочной единицы, включающей остальные части амортизатора, на
подмости в уровне установленного основания.
е) Снятие транспортных креплений.
ж) Надвижка упомянутой сборочной единицы на основание до совпадения
отверстий под штифты и резьбовые отверстия под болты в основании с
соответствующими отверстиями в упоре, забивка штифтов в отверстия, затяжка и
законтривание болтов.
з) Завинчивание болтов крепления верхней плиты стержневой пружины в
резьбовые отверстия втулок анкерных болтов на диафрагме пролетного строения. Если

324.

зазор между верхней плитой и нижней плоскостью диафрагмы менее 5мм,
производится затяжка болтов. Если зазор более 5 мм, устанавливается опалубка по
контуру верхней плиты, бетонируется или инъектирует- ся зазор, после набора
прочности бетоном или раствором производится затяжка болтов.
и) Восстановление антикоррозийного покрытия.
2.1.3. Операции по монтажу амортизатора во втором случае отличаются от операций
первого случая только тем, что основание амортизатора поднимается на подмости в
уровне площадки, на которой монтируется амортизатор и надвигается до совпадения
резьбовых отверстий во втулках фундаментных болтов с отверстиями под болты в
основании.
2.1.4. Последовательность операций по монтажу амортизатора в третьем случае
приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
б) Подъем амортизатора на подмости в уровень, превышающий уровень площадки,
на которой монтируется амортизатор, на высоту выступающего конца фундаментного
болта.

325.

в) Снятие транспортных креплений.
г) Надвижка амортизатора в проектное положение до совпадения отверстий для
его крепления с фундаментными болтами, опускание амортизатора на площадку,
затяжка фундаментных болтов.
Далее выполняются операции, указанные в подпунктах 2.1.2.д...2.1.2.и.
2.1.5. Операции по монтажу амортизаторов в четвертом случае отличаются от
операций для третьего случая только тем, что амортизатор поднимается на подмости в
уровень площадки, на которой он монтируется и надвигается до совпадения отверстий
в амортизаторе с резьбовыми отверстиями во втулках.
Установка амортизаторов с верхним расположением ФПС (под металлические
пролетные строения)
2.2.1. Последовательность
и содержание операций по установке на опоры
амортизаторов как с верхним, так и с нижним расположением ФПС одинаковы.
2.2.2. К
металлическому пролетному строению амортизатор прикрепляется
посредством горизонтального упора. После прикрепления амортизатора к опоре
выполняются следующие операции:
1) замеряются зазоры между поверхностями примыкания горизонтального упора к
конструкциям металлического пролетного строения;
2) в отверстия вставляются высокопрочные болты и на них нанизываются гайки;
3) при наличии зазоров более 2 мм в местах расположения болтов вставляются
вильчатые прокладки (вилкообразные шайбы) требуемой толщины;
4) высокопрочные болты затягиваются до проектного усилия.
2.2.
Подъемка амортизатора на подмости в уровне площадки, на которой он будет
смонтирован.
2.4. Демонтаж транспортных креплений.
2.3.

326.

Заместитель генерального директора Л.А. Ушакова
Согласовано:
Главный инженер проекта
ОАО «Трансмост»
И.В. Совершаев
Главный инженер проекта ОАО
И.А. Мурох
«Трансмост»

327.

Главный инженер проекта В.Л. Бобровски