Обеспечение термической надежной трубопроводов при перепадах температуры и взрывобезопасности

1.

Обеспечение термической надежной трубопроводов при
перепадах температуры и взрывобезопасности , исключающие
формирование прогрессирующего обрушения трубопровода от
взрыва газа, кислорода и обеспечение безопасной эксплуатации
трубопроводов с использованием в стыковых соединений труб в
растянутых зонах, косых демпфирующих компенсаторов на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях для обеспечения
взрывостойкости трубопроводов
согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616,
165075 «Опора сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при
взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений ,
использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для
поглощения взрывной и сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение
растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514 и опыт применения программного
комплекса SCAD Office для фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета,
методом оптимизации и идентификации статических задач теории устойчивости трубопровода
Ключевые слова: Численное моделирование на сдвиг
трубопровода в программном комплексе SCAD Office, со
скошенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820,
887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционноподвижных болтовых соединениях, для восприятия
термических усилий, за счет трения , при растягивающих
нагрузках в крепежных элементах с овальными отверстиями,
по линии нагрузки ( изобретения №№ 1143895, 1168755, 1174616
,165076, 2010136746
Организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства "Защита и
безопасность городов» - «Сейсмофонд» ИНН – 2014000780 при ПГУПС
1

2.

Организация Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства Защита и
безопасность городов- «Сейсмофонд» ИНН – 2014000780 при ПГУПС
организация "Сейсмофонд", ИНН 2014000780 ф (812) 694-78-10 СПб ГАСУ
Аттестат аккредитации испытательной лаборатории ОО "Сейсмофонд", выдан
СРО «НИПИ ЦЕНСТРОЙПРОЕКТ» № 0223.01-2010-2010000211-П-29 от 27.03.2012
npnardo.ru/news_36.htm и СРО «ИНЖГЕОТЕХ» № 060-2010-2014000780-И-12, выдано
28.04.2010 г. [email protected] (931) 280-11-94, (996) 798-26-54, (999) 535-47-29,
Общественная организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства «Защита и безопасность
городов» - ОО «Сейсмофонд» при ПГУПС ОГРН: 1022000000824 , ИНН: 2014000780
УДК 625.748.32 Организация «Сейсмофонд» при ПГУПС 1022000000824 4 ИНН 2014000780
Испытательного центра ПГУПС , аккредитован Федеральной службой по аккредитации, ОО "Сейсмофонд"
Инж –мех ЛПИ им Калинина Е.И.Коваленко, зам президента организации «Сейсмофонд»
ОГРН:
ОГРН : 1022000000824 ИНН
2014000780 (921) 962-67-78 , (996) 798-26-54, [email protected] [email protected]
( ШИФР 1.010.1-2с.94, выпуск 0-1, утвержден Главпроектом Мистрой России, письмо от 21.09.94 ; 9-3-1/130 за подписью Д.А.Сергеева, исп.
Барсуков 930-54-87 согласно письма Минстроя № 9-3-1/199 от 26.12.94 и письма № 9-2-1/130 от 21.09.94
)
Мажиев Х. Н. Президент организации «Сейсмофонд» ОГРН : 1022000000824 ИНН 2014000780 Научные консультанты ПГУПС ,
преподаватели: И.У.Аубакирова, О.А.Малафеев,Ю.М.Тихонов, В.Г.Темнов
Научные консультанты от СПб ГАСУ, ПГУПС : Х.Н.Мажиев, ученый секретарь кафедры ТСМиМ СПб ГАСУ , заместитель
руководителя ИЦ «СПб ГАСУ» И. У. Аубакирова [email protected] ИНН 2014000780 И.У.Аубакирова , Е.И.Коваленко,
О.А.Малафеев, Ю.М.Тихонов
2

3.

На фотографии изобретатель СССР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию демпфирующих компенсаторов на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет
трения, при термически растягивающих нагрузках в трубопроводах , с
зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии ударной нагрузки ,
согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» для обеспечения
надежности технологических трубопроводов , преимущественно при
растягивающих и динамических нагрузках и улучшения демпфирующих свойств
технологических трубопроводов , согласно изобретениям проф ПГУПС дтн проф
Уздина А М №№ 1168755, 1174616, 1143895 и внедренные в США
Автор отечественной фрикционо- кинематической,
демпфирующей сейсмоизоляции и системы поглощения и
рассеивания сейсмической и взрывной энергии проф дтн ПГУПC
Уздин А М, на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия
усилий -за счет трения, при термических растягивающих нагрузках в трубопроводах
Shinkiсhi Suzuki -Президент фирмы Kawakin Япония, внедрил в Японии
фрикционо- кинематические, демпфирующие системы, на фрикционноподвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при
термически растягивающих нагрузках в трубопроводах и конструктивные
решения по применении виброгасящей сейсмоизоляции, для сейсмозащиты
железнодорожных мостов в Японии, с системой поглощения и
3

4.

рассеивания сейсмической энергии проф дтн ПГУПC Уздин А М в
Японии, США , Тайване и Европе
Авторы США, американской фрикционо- кинематических
внедрившие в США изобретения проф дтн А.М.Уздина №№1143895,
1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая», 2010136746
«Способ защиты зданий и сооружений при взрыве…» ,
демпфирующей и шарнирной сейсмоизоляци и системы поглощения
сейсмической энергии DAMPERS CAPACITIES AND
DIMENSIONS ученые США и Японии Peter Spoer, CEO Dr. Imad
Mualla, CTO https://www.damptech.com GET IN TOUCH WITH
US!
Руководитель и основатель Квакетека расположенного в Монреале, Канаде Джоаквим
Фразао https://www.quaketek.com/products-services/
Friction damper for impact absorption https://www.youtube.com/watch?v=kLaDjudU0zg
Ingeniería Sísmica Básica explicada con marco didáctico QuakeTek
https://www.youtube.com/watch?v=aSZa-SaRBY&feature=youtu.be&fbclid=IwAR38bf6R_q1Pu2TVrudkGJvyPTh4dr4xpd1jFtB4CJK2HgfwmKYOsYtiV2Q
Ключевые слова :скошенный торец, косой компенсатор, фрикционнодемпфирующаяся сейсмоизоляция, демпфирующая сейсмоизоляция;
4

5.

фрикционно –демпфирующие сейсмоопоры: демпфирование;
сейсмоиспытания: динамический расчет , фрикци-демпфер, фрикци –болт ,
реализация , расчета , прогрессирующее, лавинообразное, обрушение,
вычислительны, комплекс SCAD Office, обеспечение сейсмостойкости,
магистральные, технологические, трубопроводов, термические
5

6.

6

7.

7

8.

8

9.

9

10.

10

11.

Fp
Fж
11

12.

12

13.

13

14.

Fp
Fж
14

15.

15

16.

16

17.

Рис. Трубопровод для подачи кислорода без скощенных торцов , согласно
изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционноподвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при
термически растягивающих нагрузках в трубопроводах, что не обеспечивает
необходимые перемещения трубопровода и отсутствуют подвижные связей
фрикци-болт .Трубопроводная система, не обладает свойствами
«убегать» («отстраиваться») от состояния близкого к термическому,
резонансному .
17

18.

Таблица № 1. Идеализированные зависимости «нагрузка-перемещение», используемые для описания поведения систем
взаимодействия промышленных трубопроводов, с упругими демпферами сухого трения с геологической средой
и обеспечение надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с
использованием в стыковых соединений в растянутых зонах , косыми компенсаторами
на фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного
демпфирования при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно
18

19.

изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075
«Опора сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода
Схемы сейсмоизолирующих и виброизолирующих опор для
сейсмоизоляции существующих зданий на основе
Типы сейсмоизолирующих
элементов
демпфирующей сейсмоизоляции с использованием
изобретения номер 165076 «Опора сейсмостойкая» с
применением фрикционно –подвижных болтовых
соединений для обеспечение сейсмостойкости сооружений
из опыта Армении дтн Микаела Мелкумяна на резинометаллической сейсмоизоляции, предназначенных для
Идеализированная зависимость
«нагрузка-перемещение» (F-D)
F
D
F
F
D
F
D
С высокой
способностью к
диссипации
энергии
F
D
F
F
F
D
D
F
Фланцевые
компенсаторы для
трубопроводов, с
медным обожженным стопорным
сминаемым
клином
D
F
FF
D
D
D
F
D
F
Фланцевые
компенсаторы
скольжения и
медным клином
(крепления для
поглощения и
качение
D
D
F
Телескопические на
фрикционноподвижны
соединениях опоры
маятниковые на ФПС
проф. дтн А.М.Уздин
Телескопические на ФПС проф Уздина А М
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов
Компенсатор
демпфирующий со
скошенными
косыми фланцами
опора с высокой
способностью к
диссипации
энергии
F
F
D
D
D
F
D
F
F
F
D
DD
F
D
FF
D
D
19
F
F
D

20.

D
F
DD
Одномаятниковые
со сферическими
поверхностями
скольжения
(трение)
F
D
FF
F
F
Гармошка, в
которой имеется
упругопластически
й шарнир по линии
нагрузки при R1=R2
и μ1≈μ2
D
DD
D
F
F
D
F
F
D
D
D
F
F
D
F
F
D
D
D
F
Фланцы со
скошенными
торцами –
демпфирующий
компенсатор с
медным
обожженным
стопорным клином
F
D
F
D
D
D
F
D
20

21.

21

22.

22

23.

23

24.

24

25.

25

26.

26

27.

27

28.

Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для демпфирующих косых компенсаторов с упругими демпферами сухого трения для
обеспечения надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с
использованием в стыковых соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на
фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования
при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям
проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
28

29.

на сдвиг трубопровода в программном
комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820,
887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках в трубопроводах , с упругими демпферами сухого трения для обеспечения надежной
сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в стыковых
соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых
соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при импульсных
растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС
А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая»,
2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие систему
демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для испытание
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
на сдвиг трубопровода в программном
комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820,
887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках в трубопроводах для спиральной сейсмоиздирующей опоры с упругими демпферами сухого трения для
обеспечения надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с
использованием в стыковых соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на
фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования
при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям
проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для испытания
29

30.

использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
обеспечения надежной сейсмостойкости
промышленных трубопроводов с использованием в стыковых соединений в растянутых
зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения
многокаскадного демпфирования при импульсных растягивающих нагрузках на
трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий
сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых
соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию
для поглощения взрывной и сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение
растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514 и опыт применения программного
комплекса SCAD Office для фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета,
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для
методом оптимизации и идентификации статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно
изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение №
2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами (
шпилькой) М 10 с тросом в пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с
платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм Сталь 10 ХСНД
30

31.

обеспечения надежной сейсмостойкости
промышленных трубопроводов с использованием в стыковых соединений в растянутых
зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения
многокаскадного демпфирования при импульсных растягивающих нагрузках на
трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий
сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых
соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию
для поглощения взрывной и сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение
растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514 и опыт применения программного
комплекса SCAD Office для фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета,
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для
методом оптимизации и идентификации статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно
изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение №
2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами (
шпилькой) М 10 с тросом в пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с
платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм Сталь 10 ХСНД
31

32.

обеспечения надежной
сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в стыковых
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для с упругими демпферами сухого трения для
32

33.

соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых
соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при импульсных
растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС
А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая»,
2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие систему
демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
33

34.

34

35.

35

36.

36

37.

37

38.

38

39.

39

40.

обеспечения надежной
сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в стыковых
соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых
соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при импульсных
растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС
А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая»,
2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие систему
демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для с упругими демпферами сухого трения для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
40

41.

Рис Общий вид фрагментов в и узлов образцов для для обеспечения надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в
стыковых соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования
при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075
«Опора сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых
соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии»,887747
«Стыковое соединение растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для фрикционноподвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации статических задач теории устойчивости трубопровода ,
согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 )
испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1
ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм Сталь 10 ХСНД
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА для моделирования на сдвиг трубопровода в программном
комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820,
887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках в трубопроводах, узлов образцов с упругими демпферами сухого трения для обеспечения
надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в
стыковых соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционноболтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при
импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф.
дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office для
фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом расчета, методом оптимизации и идентификации
статических задач теории устойчивости трубопровода , согласно изобретениям № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», 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 от 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 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02 ) испытываемых на сдвиг с болтами ( шпилькой) М 10 с тросом в
пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм Образец № 1 ГОСТ 22353- 77 с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм
Сталь 10 ХСНД
с горизонтальными фасонками.
41

42.

Геометрические характеристики схемы на сдвиг трубопровода в
программном комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения
№№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
растягивающих нагрузках в трубопроводах
Нагрузки приложенные на схему
42

43.

Результата расчета
Эпюры усилий
43

44.

44

45.

Вывод : Фасонки - накладки прошли проверку прочности по первой и
второй группе предельных состояний.
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА УЗЛА с упругими демпферами сухого трения для обеспечения надежной
сейсмостойкости промышленных трубопроводов с использованием в стыковых
соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на фрикционно- болтовых
соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при импульсных
растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС
А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая»,
2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие систему
демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office
Геометрические характеристики схемы
45

46.

Нагрузки приложенные на схему
46

47.

Результата расчета
Эпюры усилий
47

48.

48

49.

49

50.

РАСЧЕТНАЯ СХЕМА КОНДИЦИОНЕРА
Геометрические характеристики схемы
50

51.

51

52.

Нагрузки приложенные на схему
Результата расчета
52

53.

Эпюры усилий
«N»
«Му»
53

54.

«Qz»
«Qy»
54

55.

Деформации
55

56.

Коэффициент использования профилей
56

57.

трубопровода в программном комплексе SCAD Office, со
скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих
Конструктивное решение болтового соединения
57

58.

компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия
усилий -за счет трения, при термически растягивающих нагрузках
Собрать фланцы, обеспечив плотное примыкание фланцев и упоров друг с другом. Стянуть проектными фрикци-болтами с пропиленным
пазом, куда при монтаже и сборке забивается медный обожженный клин;
После производились окончательная установка и затяжка всех высокопрочных болтов cупругими демпферами сухого трения для
обеспечения надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов с
использованием в стыковых соединений в растянутых зонах косые компенсаторы на
фрикционно- болтовых соединениях, для обеспечения многокаскадного демпфирования
при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям
проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойсчивых и лего сбрасываемых соединений , использующие
систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и
сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151,
2208098 , 2629514 и опыт применения программного комплекса SCAD Office
Известно стыковое соединение элементов из гнуто-сварных профилей прямоугольного или квадратного сечения, подверженных
воздействию центрального растяжения, которое выполняют со сплошными фланцами и ребрами жесткости, расположенными, как
правило, вдоль углов профиля. Ширина ребер определяется размерами фланца и профиля, длина – не менее 1,5 высоты меньшей
стороны профиля.
Изобретение "Стыковое соединение растянутых элементов", патент № 887748.
С целью повышения надежности, снижения расхода труб из гофрированного полиэтилена и упрощения стыкабыло разработано новое
техническое решение монтажных стыков растянутых элементов на косых фланцах, расположенных под углом 30 градусов относительно
продольных осей стержневых элементов и снабженных смежными упорами. Указанная цель достигается тем, что каждый упор входит в
отверстие смежного фланца и взаимодействует с ним.
Сущность изобретения заключается в том, что каждый из двух смежных упоров входит в отверстие смежного фланца и своим торцом
упирается в кромку отверстия во фланце так, что смежные упоры друг с другом не взаимодействуют, а только со смежными фланцами, при
этом, на упор приходится только половина усилия, действующего на стык в плоскости фланцев, а другая половина усилия передается
непосредственно на фланец упором смежного фланца.
На фиг.1 приведен общий вид стыка сверху ,применительно к стропильной ферме-, на фиг.2 показано горизонтальное сечение стыка по
оси соединяемых элементов, на фиг.3 показаны разомкнутый стык и расчетная схема стыка, на фиг.4 приведен вид фланца в разрезе 1-1 на
фиг.3.
Стык состоит из соединяемых элементов 1 со скошенными концами под углом α к своей оси, фланцев 2, приваренных к скошенным
концам соединяемых элементов 1, упоров 3, приваренных к фланцам 2, стяжных болтов 4, скрепляющих фланцы 2 друг с другом. Оси
стыка 5 и 6 расположены в плоскости фланцев и нормально фланцам соответственно.
Стык растянутых элементов на косых фланцах ФПС устраивается следующим образом.
58

59.

Отправочные марки конструкции ,стропильной фермы- изготавливаются известными приемами, характерными для решетчатых
конструкций. Фланец 2 в сборе с упором 3 изготавливается отдельно из стального листа на сварке. Из центральной части фланца
вырезается участок для образования отверстия, в котором размещается упор смежного фланца.
Вырезанный из фланца фрагмент является заготовкой для упора, на который расходуется дополнительный материал. Благодаря этому
экономится до 25% стали на стык. Контактные поверхности упора и кромки отверстия во фланце выравниваются стружкой, фрезерованием
или другими способами. Фланец изготавливается с использованием шаблонов и кондукторов. Возможно изготовление фланца способом
стального литья, что более предпочтительно. Фланцы крепятся к скошенным концам соединяемых элементов с помощью кондукторов.
Уменьшение болтовых усилий более, чем в два раза, во столько же снижает моменты, изгибающие фланцы, а это позволяет принять для
них более тонкие листы, сокращая тем самым расход конструкционного материала. Кроме того, на материалоемкость предлагаемого
соединения позитивно влияют возможные уменьшения диаметров стяжных болтов 4, снижение их количества или комбинация первого
или второго.
Теоретическое исследование напряжений в зонах узловых соединений классическими методами теории упругости весьма затруднительно. Это вызвано разнообразием конструкций узлов, особенностями внешнего нагружения, а также крайне сложным взаимодействием элементов узла. В связи с этим, расчет напряженно-деформированного состояния модели узла стыка растянутых поясов ферм
на косых фланцах выполняется МКЭ.
Для исследования напряженно деформированного состояния в образце был проведен расчет в программном
комплексе SCAD Комета 2, и построена математическая модель при помощи расчетного комплекса Ansys
Workbench.
Расчет в Комете 2 основан на СНиП II-23-81, результат расчета представлен на рисунке 2. Как видно из
результатов при расчетной нагрузке стенка колонны испытывает напряжения в 2,4 раза выше нормативного,
также как и прочность сварки и фланца нарушена. Как можно заметить, в СНиПе заложены слишком высокие
коэффициенты запаса прочности. Если же верить SCAD Комета 2, максимальная нагрузка на узел составляет 15
т/м, что меньше в два раза рассчитанного по британским нормам
Как можно заметить, результаты, полученные из разных источников, отличаются. Однако решение,
полученное в программном комплексе Ansys и SCAD наиболее точно описывает напряженное состояние в узле,
ввиду того, что имеется возможность детально описать контактное взаимодействие и построить более
структурированную сетку. Необходимо провести серию испытаний фланцев различной толщины,
проанализировав тенденцию разрушения. Также следует доработать математическую модель на основе натурных
испытаний. После чего можно создать пособие по проектированию фланцевых соединений.
Наиболее широко распространен метод контроля натяжения болта по крутящему моменту. Для создания проектного усилия натяжения
высокопрочного болта Р, кН, необходимо приложить крутящий момент, величина которого в Нм пропорциональна диаметру болта d, мм,
и определяется согласно СТП 006-97 *4+ по эмпирической формуле М = kPd.
Коэффициент k, называемый коэффициентом закручивания, отражает влияние многочисленных технологических факторов.
На соотношение между крутящим моментом и усилием в болте влияют несколько основных факторов. Во-первых, шероховатость
резьбовых поверхностей гайки и болта, определяющая величину сил трения в резьбе при закручивании. Во-вторых, геометрические
параметры резьбы, её шаг и угол профиля. В-третьих, чистота соприкасающихся поверхностей шайбы и головки болта или гайки в
зависимости от того, какой элемент вращается при натяжении соединения.
Существенное значение имеют механические свойства и химический состав стали, из которой изготовлены болты, гайки и шайбы, наличие
антикоррозионного покрытия, а также на коэффициент закручивания влияет и то, вращением какого элемента натягивается болтоконтакт.
СТП 006-97 установлено, что при закручивании соединения вращением болта значение крутящего момента должно приниматься на 5 %
больше, чем при натяжении вращением гайки.
Воздействие этих многочисленных факторов невозможно определить теоретически, и общей оценочной характеристикой их влияния
является устанавливаемый экспериментально коэффициент закручивания.
59

60.

Для высокопрочных болтов, выпускаемых Воронежским, Улан-Удэнским и Курганским мостовыми заводами по ГОСТ Р 52643... 52646-2006
значения Р и М для болтов различного диаметра приведены в табл. 2 СТП 006-97. При этом коэффициент закручивания k принят равным
0,175.
В настоящее время для фрикционных соединений применяются метизы, изготовленные в разных странах, на разных заводах, по разным
технологиям и стандартам. Допущены к использованию высокопрочные метизы с антикоррозионным покрытием: кадмиро-ванием,
цинкованием, омеднением и другим. В этих условиях фактическое значение коэффициента закручивания может существенно отличаться
от нормативных значений, и его необходимо контролировать для каждой партии комплектуемых высокопрочных метизов при входном
контроле на строительной площадке по методике, приведённой в приложении Е ГОСТ Р 52643 и в приложении А СТП 006-97.
Допустимые значения коэффициента закручивания в соответствии с требованиями п. 3.11 ГОСТ Р 52643 должны быть в пределах 0,14-0,2
для метизов без защитного покрытия и 0,11-0,2 - для метизов с покрытием. Погрешность оценки коэффициента закручивания не должна
превышать 0,01.
Для определения коэффициента закручивания используют испытательное оборудование, позволяющее одновременно измерять
приложенный к гайке крутящий момент и возникающее в теле болта усилие натяжения с погрешностью, не превышающей 1 %.
При этом применяются измерительные приборы, основанные на различных принципах регистрации контролируемых характеристик. В
качестве такого оборудования в настоящее время используют динамометрические установки типа ДКП-1, УТБ-40, GVK-14m и другие.
Для натяжения болтов на проектное усилие СТП 006-97 рекомендует использовать гидравлические динамометрические ключи типа КЛЦ,
автоматически обеспечивающие требуемый крутящий момент с погрешностью, не превышающей 4 %, посредством цепной передачи,
приводимой в движение гидроцилиндром.
Однако в настоящее время при строительстве транспортных инженерных сооружений для натяжения высокопрочных болтов, как правило,
применяют ручные динамометрические ключи рычажного типа КТР Курганского завода ММК с индикатором часового типа ИЧ 10. Их
использование приводит к значительным трудозатратам и физическим перегрузкам рабочих в связи с необходимостью приложения силы
от 500 до 800 Н к рукоятке ключа при создании проектной величины крутящего момента в процессе сборки фрикционных соединений на
болтах диаметром 16-27 мм.
Кроме того, процесс установки высокопрочных болтов ключами КТР значительно удлиняется из-за необходимости постоянно каждые 4 ч
беспрерывной работы и не менее двух раз за смену контролировать исправность ключей их тарировкой способом подвески контрольного
груза.
Тарирование ключей КЛЦ проводится реже: непосредственно перед их первым применением, после натяжения 1000 и 2000 болтов и
затем каждый раз после натяжения 5000 болтов либо в случае замены таких составных элементов ключа, как гидроцилиндр или цепной
барабан.
При использовании гидравлических ключей упрощается контроль величины крутящего момента, который осуществляется по манометрам,
а специальный механизм в конструкции ключа предотвращает чрезмерное натяжение болта.
Стоит отметить, что затяжка болтов должна происходить плавно, без рывков. Это практически невозможно обеспечить, используя ручные
динамометрические ключи с длинной рукояткой, осложняющей затяжку болтов при сборке металлоконструкций в стеснённых условиях.
Гидравлические ключи типа КЛЦ обеспечивают плавную затяжку высокопрочных болтов в ограниченном пространстве благодаря
меньшим размерам и противомоментным упорам.
В настоящее время в мире разработаны различные модификации гидравлических динамометрических ключей: серии SDW (2 SDW), SDU
(05SDU, 10SDU, 20SDU), TS (TS-07, TS-1), TWH-N (TWH27N) и других SDW.
Все модели имеют малогабаритное исполнение, предназначены для работы в труднодоступных местах с ограниченным доступом и
обеспечивают снижение трудоёмкости работ по устройству фрикционных соединений.
Для обеспечения требуемой точности измерений необходимо выполнять тарировку оборудования.
Тарировку силоизмерительных устройств контроля натяжения болта в динамометрических установках выполняют на разрывной
испытательной машине с построением тарировочного графика в координатах: усилие натяжения болта в кН (тс) - показание динамометра.
Тарировку механических динамометрических ключей типа КМШ-1400 и КПТР-150 производят с помощью грузов, подвешиваемых на
свободном конце рукоятки горизонтально закреплённого ключа. По результатам тарировки строится тарировочный график в координатах: крутящий момент в Нм - показания регистрирующего измерительного прибора ключа.
60

61.

Тарировать гидравлические динамометрические ключи типа КЛЦ-110, КЛЦ-160 и других можно с использованием тарировочного
устройства типа УТ-1, конструкция и принцип работы которого описаны в СТП 006-97, приложение К.
При использовании динамометрических ключей возникает проблема прокручивания болтов при затяжке гаек, особенно обостряющаяся
при применении высокопрочного крепежа, изготовленного по ГОСТ Р 52643-52646.
По данным «НИИ Мостов и дефектоскопии» установлено, что закрученные гайковёртом болты при дотягивании их динамометричес-кими
ключами до расчётного усилия прокручиваются в 50 % случаев. Причина прокручивания заключается в недостаточной шерохо-ватости
контактных поверхностей головки болта и шайбы, подкладываемой под неё.
Инновационным решением проблемы контроля крутящего момента для обеспечения нормативного усилия натяжения болтоконтакта
является новая конструкция высокопрочного болта с торцевым срезаемым элементом. Геометрическая форма таких болтов отличается
наличием полукруглой головки и торцевого элемента с зубчатой поверхностью, сопряжённого со стержнем болта кольцевой выточкой,
глубина которой калибрует площадь среза. Диаметр дна выточки составляет 70 % номинального диаметра резьбы.
Высокопрочные болты с контролируемым напряжением Tension Control Bolts (TCB) широко применяются в мире. Их производят в
соответствии с техническими требованиями EN 14399-1, с полем допуска резьбы для болтов 6g и для гаек 6 Н по стандартам ISO 261, ISO
965-2, с классом прочности 10.9 и механическими свойствами по стандарту EN ISO 898-1 и с предельными отклонениями размеров по
стандарту EN 14399-10.
В ЦНИИПСК им. Мельникова пока разработаны только ТУ 1282-16202494680-2007. Метизы новой конструкции не производятся и не
применяются.
Конструкция болта с гарантированным моментом затяжки резьбовых соединений основана на связи механических свойств стали при
растяжении и срезе. Расчётное сопротивление стали при срезе составляет 58 % от расчётного сопротивления при растяжении,
определённого по пределу текучести.
При вращении болта за торцевой элемент муфтой внутреннего захвата ключа происходит закручивание гайки, удерживаемой муфтой
наружного захвата ключа. В момент достижения необходимого усилия натяжения болта торцевой элемент срезается по сечению,
имеющему строго определённый расчётом диаметр.
Для сборки фрикционных соединений на высокопрочных метизах с контролем натяжения по срезу торцевого элемента применяют ключи
специальной конструкции.
Заключение, выводы и рекомендации. Применение болтов с контролируемым натяжением срезом торцевого элемента для заслонок
увеличит производительность работ по сборке фрикционных соединений.
Устойчивая связь между прочностью стали на срез и на растяжение Rs = 0,58Ry позволяет сделать вывод о надёжности такого способа
натяжения высокопрочных болтов для опор трубопроводов.
Такая технология натяжения болтов может исключить трудоёмкую и непроизводительную операцию тарировки динамометрических
ключей, необходимость в которой вообще исчезает.
Конструкция ключей для установки болтов с контролем натяжения по срезу торцевого элемента не создаёт внешнего крутящего момента в
процессе натяжения. В результате ключи не требуют упоров и имеют небольшие размеры.
Механизм ключей обеспечивает плавное закручивание вращением болта до момента среза концевого элемента, соответствующего
достижению проектного усилия натяжения болта. При этом сборку фрикционных соединений можно производить с одной стороны
конструкции.
Головку болта можно делать не шестигранной, а округлой, что упростит форму штампов для ее формирования в процессе изготовления
болтов и устранит различие во внешнем виде болтового и заклепочного соединения.
Применение болтов новой конструкции значительно снизит трудоёмкость операции устройства фрикционных соединений, сделает её
технологичной и высокопроизводительной.
Фрикционные или сдвигоустойчивые соединения — это соединения, в которых внешние усилия воспринимаются вследствие
сопротивления сил трения, возникающих по контактным плоскостям соединяемых элементов от предварительного натяжения болтов.
Натяжение болта должно быть максимально большим, что достигается упрочнением стали, из которой они изготовляются, путем
термической обработки.
61

62.

Применение высокопрочных болтов в фрикционных соединениях существенно снизило трудоемкость монтажных соедине-ний.
Замена сварных монтажных соединений промышленных зданий, мостов, кранов и других решетчатых конструкций болтовыми
соединениями повышает надежность конструкций и обеспечивает снижение трудоемкости монтажных соединений втрое.
Однако, сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах наиболее трудоемки по сравнению с другими типами
болтовых соединений, а также сами высокопрочные болты имеют значительно более высокую стоимость, чем обычные болты. Эти два
фактора накладывают ограничения на область применения фрикционных соединений.
Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах рекомендуется применять в условиях, при которых наиболее полно реализуются
их положительные свойства — высокая надежность при восприятии различного рода вибрационных, циклических, знакопеременных
нагрузок. Поэтому, в настоящее время, проблема повышения эффективности использования несущей способности высокопрочных болтов,
поиска новых конструктивных и технологических решений выполнения фрикционных соединений является очень актуальной в
сейсмоопасных районах.
Прилагается демпфирующие компенсаторы со скощенными торцами, согласно изобретения
№№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
растягивающих нагрузках в трубопроводах:
1.Научно технический отчет по теме Проведение экспериментальных исследований по оценке
сейсмостойкости продукции арматуры промышленной трубопроводной с задвижками
компактными стальными и обеспечение надежной сейсмостойкости промышленных трубопроводов
на спиральных сейсмоизолирующих опорах с упругими демпферами сухого трения с применением косых
компенсатором на фрикционно- болтовых соединениях для обеспечения многокаскадного
демпфирования при импульсных растягивающих нагрузках на трубопровод согласно изобретениям
проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора сейсмостойкая»,
2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и
лего сбрасываемых соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и
сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение
растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514
https://disk.yandex.ru/d/PTeSG8iW7Xe6iA
https://ru.scribd.com/document/495084840/ZAKLYUCHENIE-VIVODI-Rekomendatsii-Priminenii-ProduktsiiSeismichnostokikh-Armatura-Promishlennayu-Truboprovodnaya-209-Str
https://ppt-online.org/869174
2. Конструктивные решения надежности промышленных трубопроводов с использованием в качестве
сейсмоизоляции трубопровода спиральные сейсмоизолирующие опоры с упругими демпферами
сухого трения на фрикционо –подвижных соединений, для обеспечения сейсмостойкости
промышленных трубопроводов, агрегатов АО «Завод им.Гаджиева г.Каспийск, Республика Дагестан,
на основе изобретений проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора
сейсмостойкая» , 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования
фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной энергии»
https://disk.yandex.ru/i/_8RpC2hvdeuKnw
https://ru.scribd.com/document/494800185/PGUPS-LISI-GASU-Spiralnaya-Seismoizoliruyuchaya-Opora-sUprugimi-Dempferami-Sukhogo-Treniya-172-Стр
https://ppt-online.org/867995 https://disk.yandex.ru/i/FJtLJHNVAk7gWA
62

63.

4. Обеспечение сейсмостойкой надежности промышленных трубопроводов с использованием в
качестве сейсмоизоляции трубопровода спиральные сейсмоизолирующие опоры, с упругими
демпферами сухого трения на фрикционо –подвижных соединений, для обеспечения сейсмостойкости
промышленных трубопроводов, агрегатов АО «Завод им.Гаджиева г.Каспийск, Республика Дагестан,
на основе изобретений проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора
сейсмостойкая» , 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования
фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной энергии»
https://ppt-online.org/867887
https://ru.scribd.com/document/494746822/MIN-GASU-SPB-Zayavka-Na-Izobretenie-SpiralnayaSeismoizoliruyuschaya-Opora-s-Uprugimi-Dempferami-Sukhogo-Treniya-182-Str
https://disk.yandex.ru/d/vlzOm-eZdwrpLg https://disk.yandex.ru/d/hswWXC5iCbOZ6w
5.Применение напряженно деформируемых фрикционно подвижных болтовых фланцевых
соединений в укрупненных стыках для антисейсмических косых демпфирующих компенсаторов для
промышленных трубопроводов и их программная реализация по взаимодействия трубопровода с
геологической средой в SCAD Office нелинейным методом, для обеспечения сейсмостойкой
надежности и работоспособности промышленного оборудований и агрегатов , с использованием
изобретений проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746«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» при
импульсных растягивающих нагрузках
63

64.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ лабораторных испытаний трубопровода в
программном комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения
№№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
растягивающих нагрузках в трубопроводах и демпфирующих ограничителей перемещений ( по
изобретению изобретение № 165076 «Опора сейсмостойкая») на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях,
для обеспечения сейсмостойкости технологических трубопроводов
1. На основе последовательных испытаний узлов и фрагментов
получен алгоритм численного исследования динамической задачи
модели здания с сухим трением. Получены результаты поведения
модели, с сухим трением со многими степенями свободы. Изучено
влияние силы трения на динамическое поведение исследуемого
объекта.
2. Исследован вопрос сходимости итерационного решения систем
уравнений, также исследована сходимость решения динамической
задачи. Показано, что способом итерации можно легко
организовать процесс решения систем уравнений на каждом
временном шаге.
3. Разработана методика численного моделирования и получены
результаты решения задач о колебаниях системы «виброплатформа
- модель со скошенными торцами, при различных воздействиях.
Показано, что максимальная амплитуда колебаний платформы и
время еѐ вхождения в резонанс зависит от вида динамической
нагрузки. При действии гармонической нагрузки в процессе
резонансного возбуждения платформа приобретает наибольшее
отклонение.
4. Разработаны математическая модель и компьютерная
программа с целью исследования напряжѐнно-деформированного
состояния модели сейсмоизолированного при линейной и нелинейной
работе с демпфирующими косыми компенсаторами перемещений ( по изобретению изобретение № 165076 «Опора
сейсмостойкая») на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения сейсмостойкости установки
технологических трубопроводав
Показано, что использование компенсаторов
со скощенными торцами,
согласно изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет
64

65.

,приводит к
значительному уменьшению ускорения и относительного
межэтажного сдвига, но при этом увеличивается абсолютное
перемещение трубопровода по сравнению с жестким креплением без
виброзащиты .
5. Получены решения задачи о колебаниях технологического
трубопровода с учѐтом продольных, поступательных, изгибных и
крутильных движений инерционных масс на основе метода
сосредоточенных деформаций. Полученные результаты
показывают, что учѐт крутильных колебаний основания приводит к
горизонтальным высокочастотным колебаниям.
17 Выводы по применению со скощенными торцами, согласно изобретения №№
трения, при термически растягивающих нагрузках в трубопроводах
2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках в трубопроводах ( по изобретению изобретение № 165076 «Опора сейсмостойкая») на фланцевых
фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения сейсмостойкости технологических трубопроводов
на сдвиг трубопровода в программном
комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820,
887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках в трубопроводах и демпфирующих ограничителей перемещений ( по изобретению изобретение №
Прилагается пример математического моделирования
165076 «Опора сейсмостойкая») на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения
сейсмостойкости трубопровода в ПК SCAD Например РАСЧЕТНАЯ СХЕМА УЗЛА с горизонтальными фасонками
трубопроводов на сейсмоизолирующих энергопоглощающих опорах
65

66.

Рис. Общий вид образцов виброизолирующей опоры ( для применении шарнирной виброгасящей сейсмоизоляции типа
«гармошка» ( по изобретению УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КазГАСУ № 2382151 поворачивающее шарнирное
соединение колонны с ригелем ) и демпфирующих ограничителей перемещений ( по изобретению изобретение №
165076 «Опора сейсмостойкая») на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения
сейсмостойкости с технологическими трубопроводами из полиэтилена, согласно изобретения № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора
сейсмостойкая», изобретения № 2010136746 от 20.01.2013 «Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием
сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования фрикцион-ности и сейсмоизоляцию для
поглощения взрывной и сейсмической энергии», заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора
сейсмоизолирующая «гармошка», заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 «Антисейс-мическое фланцевое
фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 , заявка на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016
«Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02) испытываемых на сдвиг (болты- шпильки) М 10 с тросом в пластмассовой
оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм. Образец № 1 (ГОСТ 22353- 77) с платиной 260 мм Х 40 Х 3 мм Сталь 10 ХСНД
66

67.

67

68.

Рис.Общий вид образцов виброизолирующей опоры ( для виброизолирующих опор -оснований применении шарнирной
виброгасящей сейсмоизоляции типа «гармошка» ( по изобретению УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КазГАСУ № 2382151
поворачивающее шарнирное соединение колонны с ригелем ) и демпфирующих ограничителей перемещений ( по
изобретению изобретение № 165076 «Опора сейсмостойкая») на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях,
для обеспечения сейсмостойкости технологических трубопроводов, согласно изобретения № 2010136746 от 20.01.2013 «Способ
защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему
демпфирования фрикцион-ности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии», заявки на изобретение №
20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора сейсмоизолирующая «гармошка», заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от
11.05.2018 «Антисейс-мическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 , заявка на изобретение
№ 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02) испытываемых на сдвиг (болтышпильки) М 10 с тросом в пластмассовой оплетке и без оплетки со стальным тросом М 2 мм. Образец № 1 (ГОСТ 22353- 77) с платиной
260 мм Х 40 Х 3 мм Сталь 10 ХСНД.
Стыковое болтовое соединение трубопроводов на косых фланцах, со
скошенным торцом, относительно продольной оси, на
фрикционно-подвижных соединениях (ФПС), согласно
изобретений №№ 2413820 , 887748, для восприятия усилий, за
счет сил трения, при многокаскадном демпфировании при
динамических нагрузках, преимущественно при импульсных
растягивающих нагрузках во время взрыва, землетрясения,
68

69.

снеговой, ветровой перегрузки, ударной воздушной взрывной
волны.
Проф дтн ПГУПС А.М.Уздин ,ОО «Сейсмофонд» , инж Коваленко А
И дополнение к статье канд. техн. наук, доц. Марутяном А.С Пятигорского
государственного технологического университета
На объектах, где отправочные элементы конструкции должны быть смонтированы трудом со средней
квалификацией, предпочтительны болтовые соединения. Фланцевые соединения рекомендуются для
применения как экономичные по расходу стали, высокотехнологичные монтажные соединения,
исключающие применение монтажной сварки. Здесь усилия воспринимаются главным образом
вследствие преодоления сопротивлению сжатию фланцев от предварительного натяжения
высокопрочных болтов. Фланцевые стыки являются одним из самых эффективных видов болтовых
соединений, поскольку весьма значительная несущая способность высокопрочных болтов используется
впрямую и практически полностью. Область рационального и эффективного применения фланцевых
соединений довольно велика. Они охватывают соединения элементов, подверженных растяжению,
сжатию, изгибу или совместному их действию.
Фланцевые соединения растянутых поясов могут быть применены при действии растяжения с изгибом,
при однозначной эпюре растягивающих напряжений в поясах. Известно стыковое соединение элементов
из гнутосварных профилей прямоугольного или квадратного сечения, подверженных воздействию
центрального растяжения, которое выполняют со сплошными фланцами и ребрами жесткости,
расположенными, как правило, вдоль углов профиля. Ширина ребер определяется размерами фланца и
профиля, длина – не менее 1,5 высоты меньшей стороны профиля
Косой стык для взрывопожаробезопасных трубопроводов
С целью повышения надежности, снижения расхода стали и упрощения стыка, было разработано новое
техническое решение монтажных стыков растянутых элементов на косых фланцах, расположенных под
углом 30 градусов относительно продольных осей стержневых элементов и снабженных смежными
упорами. Указанная цель достигается тем, что каждый упор входит в отверстие смежного фланца и
взаимодействует с ним.
Сущность изобретения заключается в том, что каждый из двух смежных упоров входит в отверстие
смежного фланца и своим торцом упирается в кромку отверстия во фланце так, что смежные упоры друг
с другом не взаимодействуют, а только со смежными фланцами, при этом, на упор приходится только
половина усилия, действующего на стык в плоскости фланцев, а другая половина усилия передается
непосредственно на фланец упором смежного фланца.
69

70.

На фиг.1 приведен общий вид стыка сверху {применительно к стропильной ферме}, на фиг.2 показано
горизонтальное сечение стыка по оси соединяемых элементов, на фиг.3 показаны разомкнутый стык и
расчетная схема стыка, на фиг.4 приведен вид фланца в разрезе 1-1 на фиг.3.
Стык состоит из соединяемых элементов 1 со скошенными концами под углом α к своей оси, фланцев 2,
приваренных к скошенным концам соединяемых элементов 1, упоров 3, приваренных к фланцам 2,
стяжных болтов 4, скрепляющих фланцы 2 друг с другом. Оси стыка 5 и 6 расположены в плоскости
фланцев и нормально фланцам соответственно.
Стык растянутых элементов на косых фланцах устраивается следующим образом.
70

71.

Отправочные марки конструкции {стропильной фермы} изготавливаются известными приемами,
характерными для решетчатых конструкций. Фланец 2 в сборе с упором 3 изготавливается отдельно из
стального листа на сварке. Из центральной части фланца вырезается участок для образования отверстия,
в котором размещается упор смежного фланца.
Вырезанный из фланца фрагмент является заготовкой для упора, на который расходуется
дополнительный материал. Благодаря этому экономится до 25% стали на стык. Контактные поверхности
упора и кромки отверстия во фланце выравниваются стружкой, фрезерованием или другими способами.
Фланец изготавливается с использованием шаблонов и кондукторов. Возможно изготовление фланца
способом стального литья, что более предпочтительно. Фланцы крепятся к скошенным концам
соединяемых элементов с помощью кондукторов.
Стык работает следующим образом. Усилие N, возникшее в соединяемых элементах 1 под воздействием
внешних нагрузок на конструкцию, раскладывается в стыке на две составляющих, направленных по
осям 5 и 6 стыка {фиг.2}, то есть в плоскости фланцев Nb
и нормально фланцам Nh {фиг.3}, острый угол между фланцем и осью стыкуемых элементов;
Nb=Ncosα=Ncos30=0.866N
Nh=Nsinα=Nsin30=0.5N
Усилие Nb
, действующая в плоскости фланцев 2, наполовину воспринимается упором 3, а другая половина –
непосредственно фланцем, которая передается на него упором смежного фланца {фиг.4}.
Такое распределение усилия Nb
между упором и фланцем обусловлено тем, что смежные упоры не взаимодействуют друг с другом, а
взаимодействуют только со смежными фланцами. Снижение усилия, действующего на упор, вдвое
обеспечивает технический и экономический эффект за счет уменьшения длины торца упора,
контактирующего с кромкой отверстия во фланце, и объема сварных швов крепления упора к фланцу. С
уменьшением длины торца упора уменьшается эксцентриситет приложения усилия на упор, а равно и
крутящий момент в элементах стыка, вызванный этим эксцентриситетом. Все это способствует
повышению надежности стыка.
Усилие Nh
, действующее нормально фланцам, воспринимается частью силами трения на контактных торцах
упоров 3 и фланцев 2, а остальная часть – стяжными болтами 4. Расчетное усилие, воспринимаемое
болтами Nb=Nh−Nμ, где Nμ=μNc, μ
– коэффициент трения на контактных поверхностях упоров, равный для необработанных поверхностей
0.25;
Уменьшение болтовых усилий более, чем в два раза, во столько же снижает моменты, изгибающие
фланцы, а это позволяет принять для них более тонкие листы, сокращая тем самым расход
конструкционного материала. Кроме того, на материалоемкость предлагаемого соединения позитивно
влияют возможные уменьшения диаметров стяжных болтов 4, снижение их количества или комбинация
первого или второго.
71

72.

Теоретическое исследование напряжений в зонах узловых соединений классическими методами теории
упругости весьма затруднительно. Это вызвано разнообразием конструкций узлов, особенностями
внешнего нагружения, а также крайне сложным взаимодействием элементов узла. В связи с этим, расчет
напряженно-деформированного состояния модели узла стыка растянутых поясов ферм на косых
фланцах выполняется МКЭ. В ввиду ограничения объема публикации, о результатах МКЭ анализа
стыка будет рассказано в следующей статье.
Практическое использование
Конструктивное решение болтового соединения растянутых поясов ферм на косых фланцах впервые
было апробировано в покрытии каркаса склада металлоконструкций КМК "Корал" Производственная
база в промышленной зоне района Рудный в Чкаловском районе г. Екатеринбурга. Для изготовления
опытного образца покрытия были разработаны рабочие чертежи стадии КМ и КМД. Изготовление
элементов конструкции и контрольная сборка производилась в ремонтно-механических мастерских
производственной базы. Инструкция по креплению фланцев к поясу ферм предусматривала такую
последовательность производства работ.
1. Cобрать фланцы, обеспечив плотное примыкание фланцев и упоров друг с другом. Стянуть
проектными болтами;
2. Установить полуфермы в одной плоскости {в плане и по высоте}. Плотно прижать полуфермы к
фланцам;
3. Приварить фланцы к полуфермам;
4. Выполнить именную маркировку полуферм, разъединить полуфермы
После производились окончательная установка и затяжка всех высокопрочных болтов. На рисунках
приведены фотоизображения проектной модели каркаса склада с покрытием с узлами на косых фланцах
и узлов стыка после окончательной сборки, перед покраской и подготовкой к монтажу.
В данном случае, когда запроектированная конструкция применяется впервые, очевидна необходимость
проведения экспериментальных исследований как конструкции в составе покрытия в целом, так и
отдельных элементов узловых сопряжений. При этом проверяется также верность методик расчета,
необходимость совершенствования которых диктуется потребностью в надежных результатах при
проектировании.
В процессе работы над диссертацией, проводя обзор теоретических и экспериментальных исследований
в области существующих узловых сопряжений поясов ферм, замечено, что первый стык растянутых
поясов ферм на косом фланце был изобретен в 1979 году, молодыми учеными Уральского
72

73.

электромеханического института инженеров железнодорожного транспорта, Х. М. Ягофаровым и В. Я.
Котовым.
Продолжая исследования в 1986 году, инж. А. Будаевым под руководством к.т.н. Х. М. Ягофарова, с
целью подтверждения работоспособности стыка, а также обоснования основных расчетных
предпосылок, были изготовлены три стыка с номинальным углом наклона фланцев к осям элементов 45,
30 и 20 градусов. Каждый стык представлен двумя одинаковыми половинами, в которых стыкуемый
элемент выполнен из уголка 60х6. Испытания проводились на машине ГСМ – 50 нарастающей
статической нагрузкой до разрыва болтов и разрушения фланцев. Эксперимент подтвердил
работоспособность стыка, а так же основные расчетные предпосылки. Кроме того, результаты
позволили назначить в первом приближении величины расчетных коэффициентов.
В 2010 году, в Уральском государственном университете путей сообщения были изданы методические
указания для студентов «Проектирование и изготовление стыков на косых фланцах». А так же,
необходимый и достаточный запас несущей способности болтовых стыков растянутых стержневых
элементов с косыми фланцами подтвержден итогами пробной контрольной
серии исследований опытных образцов, проведенных в лаборатории Пятигорского государственного
технологического университета канд. техн. наук, доц. Марутяном А.С в 2011 году. Разрывные усилия
опытных образцов, превысили уровень расчетных нагрузок в 1.7…2.5 раза, а экспериментальные и
расчетные деформации имели достаточно приемлемую сходимость. Даны рекомендации о внедрении в
практику строительства. Работы по исследованию стыка растянутых поясов ферм на косом фланце
ведутся и сегодня, изготовлены опытные образцы и трубы 120х5, заглушенной с одной стороны
приваренной пластиной толщиной 30мм с 45мм стержнем для захвата в разрывной машине, с другой –
фланцем с упором толщиной 25мм. Материал конструкций – малоуглеродистая сталь, электроды типа
Э50А. Болты М24 класса 10.9. Идет подготовка эксперимента, целью которого являются анализ
напряженно-деформированного состояния узла стыка и уточнения инженерной методики решения.
Таким образом, обобщая результаты исследования работы стыка растянутых элементов на косых
фланцах, можно сказать, что предлагаемый стык растянутых элементов на косых фланцах надежен,
экономичен и прост в осуществлении.
Библиографический список
i.
ii.
iii.
Х. Ягофаров, В.Я. Котов, 1979. Описание изобретения к авторскому свидетельству 887748
Х. Ягофаров, А. Будаев Стык растянутых элементов на косых фланцах. Промышленное
строительство и инженерные сооружения, 1986, №2
К. Кузнецова, М. Радунцев «Проектирование и изготовление стыков на косых фланцах»
Методические указания для студентов всех форм обучения специальности «Промышленное и
73

74.

iv.
v.
vi.
гражданское строительство» и слушателей Института дополнительного профессионального
образования, УрГУПС, 2010
А.С. Марутян «Стыковые болтовые соединения стержневых элементов с косыми фланцами и их
расчет» Пятигорский государственный технологический университет, 2011
А.З. Клячин Металлические решетчатые пространственные конструкции регулярной структуры
Н.Г. Горелов Пространственные блоки покрытия со стержнями из тонкостенных гнутых
стержней
ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАМКНУТОГО ПРОФИЛЯ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 413 820
(13)
C1
(51) МПК
E04B 1/58 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:не действует (последнее изменение статуса: 27.10.2014)
(21)(22) Заявка: 2009139553/03, 26.10.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.10.2009
(72) Автор(ы):
Марутян Александр
Суренович (RU),
Першин Иван
Митрофанович (RU),
Павленко Юрий Ильич
(RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 26.10.2009
(45) Опубликовано: 10.03.2011 Бюл. № 7
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КУЗНЕЦОВ В.В.
(73)
Металлические конструкции. В 3 т. - Стальные конструкции зданий и
Патентообладатель(и):
сооружений (Справочник проектировщика). - М.: АСВ, 1998, т.2. с.157,
Марутян Александр
рис.7.6. б). SU 68853 A1, 31.07.1947. SU 1534152 A1, 07.01.1990.
Суренович (RU)
Адрес для переписки:
357212, Ставропольский край, г. Минеральные Воды, ул. Советская, 90,
кв.4, Ю.И. Павленко
(54) ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАМКНУТОГО ПРОФИЛЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, в частности к фланцевому соединению растянутых
элементов замкнутого профиля. Технический результат заключается в уменьшении массы
конструкционного материала. Фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого профиля
74

75.

включает концы стержней с фланцами, стяжные болты и листовую прокладку между фланцами. Фланцы
установлены под углом 30° относительно продольных осей стержневых элементов. Листовую прокладку
составляют парные опорные столики. Столики жестко скреплены с фланцами и в собранном соединении
взаимно уперты друг в друга. 7 ил., 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а именно к фланцевым соединениям
растянутых элементов замкнутого профиля, и может быть использовано в монтажных стыках поясов
решетчатых конструкций.
Известно стыковое соединение растянутых элементов замкнутого профиля, включающее концы
стержневых элементов с фланцами, дополнительные ребра и стяжные болты, установленные по
периметру замкнутого профиля попарно симметрично относительно ребер (Металлические
конструкции. В 3 т. Т.1. Общая часть. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В.Кузнецова. М.: Изд-во АСВ, 1998. - С.188, рис.3.10, б).
Недостаток соединения состоит в больших габаритах фланца и значительном числе соединительных
деталей, что увеличивает расход материала и трудоемкость конструкции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является монтажное стыковое соединение нижнего
(растянутого) пояса ферм из гнутосварных замкнутых профилей, включающее концы стержневых
элементов с фланцами, дополнительные ребра, стяжные болты и листовую прокладку между фланцами
для прикрепления стержней решетки фермы и связей между фермами (1. Металлические конструкции:
Учебник для вузов / Под ред. Ю.И.Кудишина. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. - С.295, рис.9.27; 2.
Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Элементы конструкций: Учебник для вузов / Под ред.
В.В.Горева. - М.: Высшая школа, 2001. - С.462, рис.7.28, в).
Недостаток соединения, как и в предыдущем случае, состоит в материалоемкости и трудоемкости
монтажного стыка на фланцах.
Основной задачей, на решение которой направлено фланцевое соединение растянутых элементов
замкнутого профиля, является уменьшение массы (расхода) конструкционного материала.
Результат достигается тем, что во фланцевом соединении растянутых элементов замкнутого профиля,
включающем концы стержней с фланцами, стяжные болты и листовую прокладку между фланцами,
фланцы установлены под углом 30° относительно продольных осей стержневых элементов, а листовую
прокладку составляют парные опорные столики, жестко скрепленные с фланцами и в собранном
соединении взаимно упертые друг в друга.
Предлагаемое фланцевое соединение имеет достаточно универсальное техническое решение. Так, его
можно применить в монтажных стыках решетчатых конструкций из труб круглых, овальных,
эллиптических, прямоугольных, квадратных, пятиугольных и других замкнутых сечений. В качестве
еще одного примера использования предлагаемого соединения можно привести аналогичные стыки на
монтаже элементов конструкций из парных и одиночных уголков, швеллеров, двутавров, тавров, Z-, Н-,
U-, V-, Λ-, Х-, С-, П-образных и других незамкнутых профилей.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показано предлагаемое
фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого профиля, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид
сбоку; на фиг.3 - предлагаемое соединение для случая прикрепления элемента решетки, вид сбоку; на
фиг.4 - фланцевое соединение растянутых элементов незамкнутого профиля, вид сверху; на фиг.5 - то
75

76.

же, вид сбоку; на фиг.6 - то же, при полном отсутствии стяжных болтов в наружных зонах незамкнутого
профиля; на фиг.7 - расчетная схема растянутого элемента замкнутого профиля с фланцем и опорным
столиком.
Предлагаемое фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого профиля 1 содержит
прикрепленные с помощью сварных швов цельнолистовые фланцы 2, установленные под углом 30°
относительно продольных осей растянутых элементов. С фланцами 2 посредством сварных швов жестко
скреплены опорные столики 3. В выступающих частях 4 фланцев 2 и опорных столиков 3 размещены
соосные отверстия 5, в которых после сборки соединения на монтаже установлены стяжные болты 6.
Для прикрепления стержневого элемента решетки 7 в предлагаемом фланцевом соединении опорные
столики 3 продолжены за пределы выступающих частей 4 фланцев 2 таким образом, что в них можно
разместить дополнительные болты 8, как это сделано в типовом монтажном стыке на фланцах.
В случае использования предлагаемого фланцевого соединения для растянутых элементов незамкнутого
профиля 9, соосные отверстия 5 во фланцах 2 и опорных столиках 3, а также стяжные болты 6 могут
быть расположены не только за пределами сечения (поперечного или косого) незамкнутого (открытого)
профиля, но и в его внутренних зонах. При полном отсутствии стяжных болтов 6 в наружных (внешних)
зонах открытого профиля 9 предлагаемое фланцевое соединение более компактно.
В фермах из прямоугольных и квадратных труб (гнутосварных замкнутых профилей - ГСП) углы
примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30° для обеспечения плотности участка сварного
шва со стороны острого угла (Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред.
Ю.И.Кудишина. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. - С.296). Поэтому в предлагаемом фланцевом
соединении растянутых элементов замкнутого профиля 1 фланцы 2 и скрепленные с ними опорные
столики 3 установлены под углом 30° относительно продольных осей. В таком случае продольная сила
F, вызывающая растяжение элемента замкнутого профиля 1, раскладывается на две составляющие:
нормальную N=0,5 F, воспринимаемую стяжными болтами 6, и касательную T=0,866 F, передающуюся
на опорные столики 3. Уменьшение болтовых усилий в два раза во столько же раз снижает моменты,
изгибающие фланцы, а это позволяет применять для них более тонкие листы, сокращая тем самым
расход конструкционного материала. Кроме того, на материалоемкость предлагаемого соединения
позитивно влияют возможные уменьшение диаметров стяжных болтов 6, снижение их количества или
комбинация первого и второго.
Для сравнения предлагаемого (нового) технического решения с известным в качестве базового объекта
принято типовое монтажное соединение на фланцах ферм покрытий из гнутосварных замкнутых
профилей системы «Молодечно» (Стальные конструкции покрытий производственных зданий
пролетами 18, 24, 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа
«Молодечно». Серия 1.460.3-14. Чертежи КМ. Лист 44). Расход материала сравниваемых вариантов
приведен в таблице, из которой видно, что в новом решении он уменьшился в 47,1/26,8=1,76 раза.
Наименование Размеры, мм Кол-во, шт.
Масса, кг
1 шт. всех стыка
Фланец
300×300×30
2
21,2 42,4
Ребро
140×110×8
8
0,5* 4,0
Сварные швы (1,5%)
47,1
Примеч.
Известное решение
0,7
Фланец
300×250×18
2
10,6 21,2
Столик
27×150×8
2
2,6
5,2
26,8 Предлагаемое решение
76

77.

Сварные швы (1,5%)
0,4
*Учтена треугольная форма
Кроме того, здесь необходимо учесть расход материала на стяжные болты. В известном и предлагаемом
фланцевых соединениях количество стяжных болтов одинаково и составляет 8 шт. Если в первом из них
использованы болты М24, то во втором - M18 того же класса прочности. Тогда очевидно, что в новом
решении расход материала снижен пропорционально уменьшению площади сечения болта нетто, то
есть в 3,52/1,92=1,83 раза.
Формула изобретения
Фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого профиля, включающее концы стержней с
фланцами, стяжные болты и листовую прокладку между фланцами, отличающееся тем, что фланцы
установлены под углом 30° относительно продольных осей стержневых элементов, а листовую
прокладку составляют парные опорные столики, жестко скрепленные с фланцами и в собранном
соединении взаимно упертые друг в друга.
77

78.

78

79.

79

80.

80

81.

81

82.

Одним из самых разрушительных явлений природы является землетрясение.
В соответствии с картами общего сейсмического районирования, около 40%
территории России являются сейсмически опасными. На Земле ежегодно
происходят более 15 разрушительных катастрофических землетрясений, и
около 150 землетрясений средней интенсивности. К мерам предупреждения
разрушительных последствий землетрясений можно отнести: создание
достоверных карт сейсмического районирования, применение адекватных
норм сейсмостойкого строительства и новых методик расчета зданий и
сооружений на сейсмические воздействия, учитывающих нелинейный
характер деформирования зданий и сооружений и совместную работу
сооружения с нелинейно деформируемым грунтовым основанием, применение
методов теории надежности строительных конструкций и теории
вероятностей.
82

83.

применении шарнирной виброгасящей сейсмоизоляции типа «гармошка» ( по
изобретению УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КазГАСУ № 2382151 поворачивающее
шарнирное соединение колонны с ригелем ) и демпфирующих ограничителей
перемещений ( по изобретению изобретение № 165076 «Опора сейсмостойкая» на
фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения при
численном моделирование на сдвиг в программном комплексе
При
SCAD Offise демпфирующих, антивибрационных косых
компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях для газотрубопроводов, кислородо –трубопроводов,
и исключения формирование прогрессирующего обрушения
трубопроовдов от взрыва газа, кислорода и обеспечение
надежности трубопроводов с использованием в стыковых
соединений труб в растянутых зонах, косых компенсаторов на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях для обеспечения
взрвостойкости трубопроводов , предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмич-ностью до
9 баллов с технологическими трубопроводами из полиэтилена использовались рекомендации по расчету проектированию изготовлению
и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций: http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293833/4293833817.pdf
https://dwg.ru/dnl/1679
Таблица № 1. Идеализированные зависимости «нагрузка-перемещение», используемые для описания поведения систем сейсмоизоляции.
Телескопические на ФПС проф Уздина А М
Типы сейсмоизолирующих
элементов
Схемы сейсмоизолирующих и виброизолирующих
опор для технологических трубопроводов из
полиэтилена, изготавливаемых в соответствии с ТУ
4859-022-69211495-2015, предназначенных для
ейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов
Трубчатая
телескопическая
опора с высокой
способностью к
диссипации энергии
Идеализированная зависимость
«нагрузка-перемещение» (F-D)
F
F
D
D
F
F
С высокой
способностью к
диссипации энергии
F
D
D
D
FF
Трубчатая телескопическая опора с
медным обожженным стопорным
сминаемым клином
F
F
DD
D
F
D
D
F
F
D
F
83
D

84.

Телескопические на фрикционно-подвижны соединениях опоры маятниковые на ФПС проф. дтн А.М.Уздин
D
С плоскими
горизонтальными
поверхностями
скольжения и
медным клином
(крепления для
раскачивания) на
качение
F
F
DD
F
D
D
F
F
D
FF
F
D
D
DD
F
F
D
Одномаятниковые
со сферическими
поверхностями
скольжения
(трение)
FF
F
D
DD
F
F
FF
Маятниковая
крестовидная
опора, в которой
имеется
упругопластический
шарнир по линии
нагрузки при R1=R2
и μ1≈μ2
D
D
D
D
F
DD
F
F
FF
D
D
D
F
Маятниковая опра с
крестовиной
(трущимися
поверхностями )
скольжения при
R1=R2 и μ1≠μ2
F
F
F
F
F
D
D
D
D
D
D
D
F
Маятниковые
крестовидные
опоры с медным
обожженным
стопорным клином
F
D
D
F
D
D
применении шарнирной виброгасящей сейсмоизоляции
типа «гармошка» ( по изобретению УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КазГАСУ № 2382151
поворачивающее шарнирное соединение колонны с ригелем ) и демпфирующих
ограничителей перемещений ( по изобретению изобретение № 165076 «Опора
сейсмостойкая» на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для
обеспечения вибростойкости, темостойкости трубопроводов предназначенных для сейсмоопасных
При испытаниях математических моделей
84

85.

районов с сейсмичностью до 9 баллов с трубопровода-ми из полиэтилена на сдвиг расчетным способом определялась расчетная несущая
способность узлов податливых креплений, стянутых одним болтом с предварительным натяжением классов прочности 8.8 и 10.9,
, (3.6)
где ks — принимается по таблице 3.6;
n — количество поверхностей трения соединяемых элементов;
m — коэффициент трения, принимаемый по результатам испытаний поверхностей, приведенных в ссылочных стандартах группы 7 (см.
1.2.7), или в таблице 3.7.
(2) Для болтов классов прочности 8.8 и 10.9, соответствующих ссылочным стандартам группы 4 (см. 1.2.4) с контролируемым натяжением,
в соответствии со ссылочными стандартами группы 7 (см. 1.2.7), усилие предварительного натяжения Fp,C в формуле (3.6) следует
принимать равным
(3.7)
Таблица — Значения ks
Описание
ks
Болты, установленные в нормальные отверстия
1,0
Болты, установленные в отверстия с большим зазором или в короткие овальные отверстия при передаче усилия перпендикулярно
продольной оси отверстия
0,85
Болты, установленные в длинные овальные отверстия при передаче нагрузки перпендикулярно продольной оси отверстия
0,7
Болты, установленные в короткие овальные отверстия при передаче нагрузки параллельно продольной оси отверстия
0,76
Болты, установленные в длинные овальных отверстиях при передаче нагрузки параллельно продольной оси отверстия
0,63
Таблица — Значения коэффициента трения m для болтов с предварительным натяжением
Класс поверхностей трения (см. ссылочные стандарты группы 7 (см. 1.2.7))
Коэффициент
трения m
A
0,5
B
0,4
C
0,3
D
0,2
Примечание 1 — Требования к испытаниям и контролю приведены в ссылочных стандартах группы 7 (см. 1.2.7).
Примечание 2 — Классификация поверхностей трения при любом другом способе обработки должна быть основана на
результатах испытаний образцов поверхностей по процедуре, изложенной в ссылочных стандартах группы 7 (см. 1.2.7).
85

86.

Примечание 3 — Определения классов поверхностей трения приведены в ссылочных стандартах группы 7 (см. 1.2.7).
Примечание 4 — При наличии окрашенной поверхности с течением времени может произойти потеря предварительного
натяжения.
1. Результаты численного моделирования шарнирной виброгасящей сейсмоизоляции
типа «гармошка» ( по изобретению УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КазГАСУ № 2382151 поворачивающее шарнирное
соединение колонны с ригелем ) и демпфирующих ограничителей перемещений ( по изобретению изобретение №
165076 «Опора сейсмостойкая» на фланцевых фрикционо-подвижных болтовых соединениях, для обеспечения
с сейсмоизолирущим скользящим поясом на основе модели
сухого трения.
2. Математическая модель и результаты свободных и
вынужденных колебаний системы «платформа - модель » от
действия мгновенного импульса и вибрационной нагрузки.
3. Результаты моделирования динамической задачи с
сейсмоизоляцией в виде шарнирных или демпфирующих опор при их
линейной и нелинейной работе.
4. Разработанные численные алгоритмы по расчѐту
многоэтажных каркасных зданий с учѐтом и без учѐта
сейсмоизоляции при различных воздействиях.
5. Решение задач по расчѐту сейсмоизолированных методом
сосредоточенных деформаций.
Область исследования соответствует - Строительная механика,
в частности:
- пункту «Общие принципы расчѐта сооружений и их элементов»;
- пункту «Численные методы расчѐта сооружений и их
элементов».
сейсмостойкости
СТАТИСТИКА И АНАЛИЗ ПОЖАРОВ
В. Д. Захматов д-р техн. наук, профессор ИТГИП НАНУ, г. Киев, Украина УДК 614.83
Приложение: СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗРЫВОВ В ЖИЛЫХ
И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ УКРАИНЫ
Рассмотрены вопросы исследования истинных причин серии криминальных и
террористических взрывов, происшедших на Украине с начала 2008 г. по настоящее
время и участившихся в период предвыборной кампании. Автор в качестве независимого
эксперта расследовал большинство из описанных в статье взрывов. Показаны
сходныехарактеристики этих взрывов и сделан вывод, что общей причиной ихявляется
развитый криминальный рынок продажи взрывчатых веществ на Украине, а также
86

87.

политика правительства Украины, скрывающая наличие этого рынка и не ведущая
никакой борьбы с ним, в частности путем ужесточения ответственности за
воровство, хранение и продажу взрывчатых веществ.
Ключевые слова: взрывчатые вещества, объемные взрывы, взрывоопасные
газовоздушные и паровоздушные смеси, поражающие осколки, ударные волны,
возгорания, пожары, фугасное воздействие, бризантное воздействие, осколочное
воздействие.
а последние годы на Украине произошло множество взрывов бытового газа. Так, в 2009
г. было зарегистрировано 82 случая, потерпевших 124 чел., погибших 70 чел. Из них
только в IV квартале 2009 г. зафиксировано 12 случаев, потерпевших 25 чел., погибших
16. Во всех случаях названа одна причина взрывов — нарушения техники безопасности.
За январь 2010 г. по официальным данным произошло 24 взрыва, пострадало 49 чел., из
них 24 погибших. В эту статистику входит и случай в больнице № 7 (г. Луганск). Однако
из этих случаев ряд взрывов имел катастрофические последствия, не похожие на
взрывы газа, причины и характер которых рассмотрим ниже.
Проблемы исследования истинных причин взрывов в жилых и общественных зданиях
всегда актуальны, так как их последствия, как правило, имеют катастрофический
характер: убитые и тяжелораненые; множество людей, лишившихся жилья; громадные
убытки, в том числе большие компенсации потерпевшим. Расследование взрывов может
идти по двум версиям. Первый сценарий: взрыв газа — исследуются причины взрывов —
виновны жители, случайно или умышленно открывшие газовые краны и впустившие газ в
комнаты. Если виновны неисправности газовой системы, то виноваты сотрудники
газового хозяйства, своевременно не устра© Захматов В. Д., 2010 нившие неисправности газовых систем.
Следствием этой версии является возмещение газовыми фирмами всех убытков,
быстрое расследование в силу простоты версии и, соответственно, быстрое закрытие
возбужденного уголовного дела. В пользу принятия в различных конкретных случаях
этой версии свидетельствует крайне тревожное реальное, современное положение дел
в газовом хозяйстве Украины: в частности, официальные цифры свидетельствуют о
том, что от 50 до 80 % узлов деталей труб газового хозяйства давно выработали свой
ресурс и требуют немедленной замены.
Это обстоятельство также может служить хорошим поводом для
злоумышленников, решивших сыграть на современных реальных трудностях газового
хозяйства на Украине и организовать криминальные или террористические взрывы в
общественных и жилых многоквартирных зданиях. Поиски истины в таких случаях
требуют длительного и трудного расследования с учетом мнений ряда специалистов,
сбора разнообразных доказательств вины злоумышленников. Помимо этого
расследования, возникает необходимость поиска мэрией города источника
финансирования, чтобы компенсировать все расходы и убытки многочисленных
потерпевших, а также быстро предоставить жилье людям из разрушенных и соседних
с ними квартир, находящихся вокруг эпицентра взрыва, в которых проживание не
представляется возможным.
87

88.

За последние годы на Украине произошел ряд реальных взрывов газа в жилых домах, в
которых не приходится сомневаться из-за наличия множества очевидных
доказательств взрыва газа в пострадавших квартирах. В то же время есть случаи
взрывов, которые даже при относительно поверхностном расследовании вызывают
серьезные сомнения в том, что это были взрывы газа. Правительство Украины, видимо,
настолько привыкло к регулярным взрывам газа в жилых домах, что, даже не ожидая
результатов расследования, в первый же день взрыва объявляет средствам массовой
информации, что, вне всяких сомнений, произошел взрыв газа или газовых баллонов в
доме и сразу определяет виновника: им становится либо территориальное управление
газового хозяйства, допустившее аварийное состояние газовых сетей, коммуникаций,
распределительных узлов и плит, либо сотрудники жилищно-экс- плуатационной
конторы, имеющие дело с газовыми баллонами.
Руководство страны регулярно и все чаще объявляет населению, что Украина идет в
Европейское сообщество и приоритетными в стране являются европейские ценности.
Однако, если мы обратимся к европейскому опыту, то в Европе политические и
административные деятели, функционеры никогда не позволяют себе делать подобные
заявления, пока следствие и суд не вынесут вполне обоснованные решения на основе
заключений государственных и обязательно независимых высококвалифицированных
экспертов, как правило известных ученых в области физики горения и взрыва или
специалистов с большим опытом расследований. При этом в истинно демократическом
обществе суды не принимают дела к рассмотрению, если нет заключения независимых
экспертов. В подобных расследованиях, особенно если взрывы имели большой
общественный резонанс ввиду их масштабности и множества жертв, обязательно
участвуют известные высококвалифицированные ученые, имеющие многолетний стаж
практических и экспериментальных работ в области взрывов.
В СССР к расследованию катастрофических взрывов, которые, как правило, имели
место на оборонных предприятиях, военных объектах и гораздо реже — в
общественных и жилых зданиях, на транспорте, привлекались известные ученые, как
правило доктора наук, специалисты по технологии боеприпасов и взрывчатых веществ,
физике горения и взрыва. Этим ученым и их помощникам предоставлялась полная
возможность провести независимое расследование эпицентра взрыва, опросить
свидетелей и дать официальное заключение по собственным материалам и
результатам расследования официальной экспертизы.
Рассмотрим наиболее интересные случаи взрывов, происшедшие в период с 2006 по
2010 гг.
1. В 2006 г. из Криворожского рудоуправления было украдено 10 т тротила (ТНТ).
Месяц спустя последовал взрыв в подъезде пятиэтажного жилого дома (г. Кривой Рог),
погибло более 10 чел. К расследованию были привлечены эксперты-взрывники
рудоуправления, единогласно давшие заключение о том, что взорвалось примерно 60-80
кг ТНТ (два стандартных мешка гранулированного ТНТ). В подъезде, где прогремел
88

89.

взрыв, на первом этаже проживал сотрудник рудоуправления, замешанный в краже.
Установленное экспертами место эпицентра взрыва совпало с квартирой этого
сотрудника. Тем не менее окончательным официальным заключением явился взрыв
бытового газа из газовой сети. Следствие быстро закончилось, "Нафтогаз Украины" по
решению суда был вынужден оплатить все убытки.
2. В 2007 г. произошел взрыв, разрушивший два подъезда жилого пятиэтажного дома в
Днепропетровске, погибли 10 чел. Характер разрушения не совпадал с версией газового
взрыва. Тем не менее официальная версия — взрыв газа из-за резкого перепада давления в
газовой сети. "Нафтогаз Украины" по решению суда снова был вынужден оплатить все
убытки. До сих пор сидят в тюрьме три руководящих сотрудника Днепропетровского
отделения "Нафтогаза Украины".
3. Видимо, эти два случая побудили "Нафтогаз Украины" привлечь
квалифицированного независимого эксперта для расследования следующей аварии. Мне
пришлось как независимому эксперту, приглашенному "Львовгазом" через департамент
безопасности "Нафтогаза", осмотреть места трех катастроф, трактовавшихся как
газовые взрывы: во Львове и Дрогобыче — взрывы жилых домов, в Болеславе — взрыв
больницы.
Во Львове взрыв жилого дома по ул. Костенко произошел 7 февраля 2008 г. Мною было
обследовано место взрыва в течение 4 часов — с 10 ч утра 9 февраля. Обследование
проводилось путем визуального осмотра места происшествия, были изучены
фотографии, сделанные специалистами "Львов- газа" 7 и 8 февраля, а также
фотографии, сделанные при моем осмотре.
Результатом этого взрыва было полное разрушение двух этажей трехэтажного
здания, находившегося посреди двора, а также серьезные повреждения обращенных к
пострадавшему зданию тыльных стен зданий вокруг, которые составляли этот двор.
Анализ характера разрушений показал: "ровно срезаны" взрывной волной капитальные
стены домов XIX века старой австрийской постройки; выбиты оконные рамы и двери.
Одна из оконных рам пролетела почти по прямой траектории расстояние 25 м и выбила
раму в доме напротив. Взрывной волной и крупными осколками нанесены серьезные
повреждения окружающим зданиям в этом дворе.
Во взорванном доме, в комнате, где, предположительно, был эпицентр взрыва,
обрушены массивные балочные перекрытия между этажами. Профиль этих разрушений
позволил предполагать, что произошел взрыв компактного заряда конденсированного,
детонирующего, взрывчатого вещества массой 25-30 кг по тротиловому эквиваленту
(ТНТэ). Масса заряда была рассчитана по традиционной методике подрыва здания,
представляющего собой систему замкнутых пустотелых коробок без внутренних, а
только с внешними капитальными стенами, что позволяет использовать один
сосредоточенный заряд для достижения эффекта полного разрушения всего здания. При
этом масса заряда, не контактирующего вплотную ни с одной из капитальных стен,
зависит в основном от объема помещения и толщины внешних стен. Для обрушения
всего дома заряд должен располагаться на первом этаже.
В нашем случае заряд располагался на втором этаже, поэтому разрушены были
только два верхних этажа, а на первом была разрушена частично лишь комната под
эпицентром взрыва. На место расположения заряда указывало множество признаков:
89

90.

профиль разрушенных внешних капитальных стен; проваленные перекрытия с дубовыми
балками, расположенными с малыми интервалами друг от друга; выбитый фрагмент
стены над оконным проемом первого этажа (в других помещениях первого этажа
таких разрушений не было обнаружено), а также выбитое окно с рамой. В других окнах
первого этажа были выбиты только стекла. Наличие ярко выраженного эпицентра
взрыва и вышеописанных разрушений позволило сделать однозначное экспертное
заключение о том, что это был взрыв сосредоточенного заряда бризантного
взрывчатого вещества (БВВ), а также примерно определить его массу. В мою задачу не
входили более детальные исследования вида БВВ на базе проведения химических анализов
проб, взятых на месте вокруг эпицентра взрыва, поскольку эта задача может быть
выполнена лишь официальными органами МВД Украины.
Показано, что эквивалентный заряд объемно- детонирующей газовоздушной смеси
составляет от 500 до 1380 м3 из расчета, что на расстоянии 2-3 м от капитальной
стены сила взрыва 1 кг ТНТ по фугасному воздействию эквивалентна соответственно
от 46 до 20 м3 метановоздушной объемно-детонирующей смеси (ОДС). Это намного
превышает объем комнаты, в которой находился эпицентр взрыва. Если бы взрыв ОДС
произошел в нескольких соседних комнатах и коридоре, имеющих суммарный объем 700800 м3, тогда наблюдалась бы совершенно иная картина разрушений, без ярко
выраженного эпицентра, определенного по профилю разрушения капитальных стен,
пола и толстых дубовых балок перекрытия между вторым и первым этажами.
Был проведен расчет массы заряда по ТНТэ, достаточного для разрушения пола и
дубовых балок при предположительном расположении его на расстоянии 0,5-1 м от
балки. Определенная масса заряда составила 25-35 кг, что совпало с результатами
первой расчетной версии.
По третьей версии проводились расчеты массы заряда по ТНТэ, способного выбить
раму с приданием ей определенного ускорения, достаточного для того, чтобы она,
будучи выбитой из оконного проема второго этажа и пролетев расстояние 25 м,
выбила окно с рамой на втором этаже дома напротив.
Во всех расчетах масса заряда по ТНТэ составляла от 25 до 35 кг. Была определена
также примерная скорость детонации заряда — от 4000 до 5000 м/с, что
нехарактерно для газовоздушных взрывов. Опыт и литературные источники [1, 2] в
области исследований характера разрушающего воздействия взрывов ОДС,
образовавшихся при аварийном выбросе, показывают, что разрушение капитальных
стен, перебитие балок и других относительно прочных несущих конструкций возможно
при взрыве метановоздушной ОДС с минимальной массой от 100 до 2000 кг,
занимающей объем от 260 до 5200 м3. Для аварийно образовавшихся ОДС нехарактерно
разрушение капитальных стен и перекрытий в зданиях при наличии легкоразрушаемых
конструкций — окон, дверей, перегородок, быстро разрушающихся и снижающих
давление в помещении эпицентра взрыва [3-5].
Профиль и характер ровного разрушения капитальных стен, перебитие балок только в
одной комнате, фрагментное разрушение стены первого этажа и оконного проема под
комнатой, где произошел взрыв, характер направленного воздействия взрывной волны во
дворе и окружающих зданиях являются несомненными признаками взрыва мощного
конденсированного заряда бризантного взрывчатого вещества. Эти признаки
90

91.

полностью исключают только первичный газовоздушный взрыв, но не отрицают его как
последующий взрыв, после основного взрыва сосредоточенного заряда. Против версии
взрыва газа свидетельствует и отсутствие запаха газа до взрыва, а также то, что в
поврежденных соседних домах на протяжении нескольких часов после взрыва газовая
система работала нормально, пока ее не отключили ввиду аварийной обстановки.
4. Аналогичный случай со взрывом был зафиксирован в подвальном помещении
больницы в г. Бо- лехове в мае 2008 г., где также присутствовали явные признаки взрыва
заряда конденсированного, бризантного взрывчатого вещества: ярко выраженный
эпицентр взрыва, характер разрушения толстых стен подвала старого кирпичного
здания постройки конца XIX - начала XX века, а также фрагментные разрушения стен и
окон первого этажа вокруг эпицентра взрыва. Кроме того, если принять версию взрыва
газа, то необъяснимым остается вопрос, как газ попал в подвал здания, если
повреждение газовой трубы обнаружено во дворе не менее чем в 3 м от стен здания.
Для этого случая возможна версия взрыва сжиженного газа в подвале из найденных в
этом подвале пустых газовых баллонов. Для г. Болехова характерна кустарная заправка
баллонов сжиженным газом, что намного повышает опасность утечки газа и
последующих взрывов.
5. Весьма интересным в расследовании был взрыв на седьмом этаже девятиэтажного
жилого дома по ул. Самборской г. Дрогобыча, происшедший 23 сентября 2008 г. Как
известно из классических работ [1, 2, 6, 7, 9] по исследованию динамики различных видов
ОДС, избыточное давление в подавляющем большинстве объемных взрывов составляет
не более 6-8 кгс/см2. В условиях замкнутого помещения "мягкий", относительно
низкоскоростной взрыв может привести к разрушению только сплошных,
легкоразрушаемых конструкций — перегородок, дверей, окон. Обнаружены признаки
ОДС: обрушение наименее прочных стен без их дробления; множественные признаками
обугливания легковоспламеняющихся (бумажных и искусственных обоев, пластмассы) и
горючих (ткани, дерево) материалов; хлопья черной сажи. Анализ разрушений
строительных конструкций стен, окон аварийной квартиры и соседних с ней
помещений, как результата воздействия взрывной волны, позволил установить
местонахождение эпицентра взрыва — в помещении № 1, над расположенным в данном
месте диваном, по целому комплексу следующих признаков:
1) расположение вмятины, пробоины и характер центрического растрескивания
стены перекрытия между комнатами;
2) обугливание мягких покрытий дивана;
3) разбитое окно с рамой и балконным металлическим ограждением;
4) равномерный сдвиг капитальной, наружной стены, ширина трещины от эпицентра
4,0-4,5 см;
5) трещина с серединой над эпицентром и характерное крестообразное обваливание
штукатурки с потолка, частично сгоревшие поврежденные провода и место
исчезнувшего (упавшего) светильника, указывающие на возможный источник зажигания
— инициации взрыва;
6) выбитое окно на кухне седьмого этажа при сохранении целой кухни;
7) "поясное" расположение выбитых снаружи кирпичей и начало трещины между
торцевой капитальной наружной стеной и боковыми, наружными, капитальными
91

92.

стенами; характер расширения трещин вверх от уровня эпицентра взрыва; отход
верхней части торцевой наружной капитальной стены от здания, а также других
боковых и внутренних стен.
Характер разрушений в комнате, где был эпицентр взрыва, нетипичен для взрыва
газовоздушных смесей в основном из-за отсутствия равномерности воздействия и в то
же время не соответствует взрыву заряда конденсированных взрывчатых веществ
(КВВ) из-за отсутствия признаков бризантного воздействия. Больше всего это
напоминает более мощный паровоздушный взрыв, источником которого в данном случае
послужила, видимо, емкость с легковоспламеняющейся жидкостью (растворитель, лак,
ацетон и т. п.). Хозяева при уходе из квартир, возможно, забыли закрыть емкость
пробкой или закрыли ее неплотно. В результате в комнате № 1 создалась взрывоопасная
паровоздушная смесь (ПВС), скорость детонации которой может достигать 3000 м/с и
более, что на 50-100 % превышает скорость детонации объемно-детонирующей
газовоздушной смеси (ОДГВ), а мощность разрушающего воздействия образующейся
взрывной волны — до 3 раз [9].
Картину происшествия можно представить следующим образом. Хозяева зашли в
квартиру, с порога почувствовали запах паров горючей жидкости, оставленной ими в
квартире, и поспешили открыть окна для ее проветривания. При этом они,
естественно, открыли дверь в комнату № 1, впустив тем самым туда свежий воздух,
который разбавил ПВС до взрывоопасной концентрации, а затем зажгли свет (есть
версия, что свет зажегся автоматически, что и послужило источником взрыва).
Причем, судя по направленности действия взрывной волны, искра, инициирующая взрыв,
образовалась, видимо, в верхнем светильнике, а не в выключателе, что объясняет
дискообразную направленность действия взрывной волны (ОДГВ). Эта волна
"отодвинула" капитальную стену, выбила раму с окном, сломала на уровне эпицентра
взрыва перегородку и, отразившись от поперечной капитальной стены, за которой
находились ванная и кухня, создала узкую, локальную ударную волну, выбившую окно с
рамой и вдребезги разбившую перегородку в смежную комнату, практически не повредив
при этом кухню. Такое неравномерное воздействие типично для паровоздушных ОДС,
образовавшихся в замкнутом сложном (с перегородками) объеме быстро и
неравномерно, в результате чего наблюдается нестационарное сочетание "мертвых"
зон, фугасного (сдвигающего) и бризантного (дробящего) воздействия.
В результате взрыва ОДС, видимо, произошло распыление в виде локальных струй
оставшейся в емкости ЛВЖ. Эти струи, распространяясь неравномерно в помещениях с
разрушенными перекрытиями, создали локальные среды ОДС, детонирующие
последовательно еще и в других комнатах и коридоре. Произошло образование
самоподдерживающейся взрывной волны, несущей за своим фронтом спутный поток
распыленной горючей жидкости и ее паров, которые, послойно смешиваясь со
встречным потоком воздуха, привели к серии последовательных взрывов по траектории
распространения взрывной волны. Эта траектория определялась сложной
аэродинамической обстановкой, многократным отражением и сложением волн
вследствие наличия несущих толстых прочных стен, тонких малопрочных перегородок,
легкоразрушаемых дверей, окон и мебели. Например, взрывная волна из комнаты, где
находился эпицентр взрыва, проникла в соседнюю комнату сквозь пролом в середине
92

93.

перегородки и широкую щель вверху, между потолком и наклонившейся перегородкой. В
результате смешения идущего за взрывной волной спутного потока распыленной
горючей смеси и свежего воздуха в этой комнате образовалась ОДС, работающая
следующим образом:
1) выбив окно и дверь с рамами, обрушила балконное ограждение лоджии;
2) вдребезги (бризантное действие) разбила перегородку (стену) между помещениями
и перегородку, отделяющую прихожую; выбила входную дверь квартиры и проникла в
коридор;
3) сломала (перебила снизу) плиту потолочного перекрытия, выбив один конец плиты
из паза над наружной стеной, в результате чего перебитая плита упала на пол;
4) выбила дверь во внутренний коридор квартиры № 95, проломила стену в квартиру
№ 96 и, соединившись с другой волной со стороны кухни, сломала перегородку.
Далее в коридоре произошло сложение волн в комплексе с эффектами их отражения
от стен и торцов коридора, самоподдерживающихся взрывов горючей смеси. В
результате была выбита дверь в лифт и вдребезги разбит электрощит напротив. При
этом взрывная волна со спутной горючей смесью ворвалась в шахту лифта и,
устремившись вниз, выдавила наружу двери лифтов на всех нижележащих этажах, и
особенно сильно на первом этаже, что позволяет предположить еще один локальный
взрыв вследствие отражения взрывной волны от дна шахты лифта.
Взрывная волна из коридора распространилась по лестничной клетке вниз и вверх,
выбив стекла в коридорных окнах на всех этажах, а на восьмом и шестом этажах
частично повредила входные двери в квартиры. Этой волной были выдавлены и
выброшены наружу рамы окон и двери из комнаты, где был эпицентр взрыва, и соседней
с ней комнаты на расстояние 70-80 м, где они и были обнаружены 23-24 сентября.
Как отмечено в трудах [1,2, 6], при розливе ЛВЖ и последующем длительном
испарении ее из горловины открытого сосуда в замкнутом помещении создаются
взрывоопасные ПВС, потенциальная мощность взрыва которых определяется объемом
воздуха в данном помещении. Если инициирование объемного взрыва ПВС произошло в
одной комнате, и далее взрывная волна со спутной паровоздушной горючей смесью
распространилась в соседнюю комнату, то в последней наблюдаются более сильные
разрушения, чем в первой, что имело место в нашем случае, когда взрывная волна
последовательно прошла по ряду комнат и квартир, а затем в коридор и шахту лифта.
В литературе [1, 2, 7, 9] неоднократно отмечалась возможность резкого ускорения
горения паровоздушной смеси и перехода в объемный взрыв с самоподдерживающейся
взрывной волной за счет серии последовательных взрывов при смешении спутного
потока горючей среды с воздухом. В области непосредственно за взрывной волной
происходит нагрев горючей смеси с временной выдержкой, достаточной для
возникновения локального взрыва. Дальнейшее распространение взрывной волны
происходит при ее медленном затухании и периодической подпитке серией
последовательных локальных взрывов. Отмечено наличие нескольких "мертвых" зон с
практическим отсутствием разрушений в различных помещениях.
Очаговый характер разрушений легко привязывается к местам подпитки взрывной
волны свежим воздухом, а "мертвые" зоны и зоны фугасного воздействия — к местам
наличия опорных стен (экранов или застойных зон с недостатком окислителя в углах
93

94.

помещений). При этом в зонах локальных ускорений (взрывов) скорость детонации
паровоздушной среды может достигать 3160 м/с [1, 3, 6].
Таким образом, только версия паровоздушного взрыва с образованием
самоподдерживающейся взрывной волны может объяснить имеющуюся картину
сочетания локальных зон бризантных разрушений, фугасных сдвигов и проломов,
локальных, далеко распространяющихся взрывных разрушительных волн,
дистанционного метания рам и дверей в сочетании с "мертвыми" зонами, не
затронутыми действием взрывной волны.
6. В мае 2008 г. прокуратура Ивано-Франков- ской области по требованию "ИваноФранковск- газа" пригласила меня в качестве независимого эксперта для расследования
взрыва в школе ДОСААФ в г. Ивано-Франковске. По официальной версии это был взрыв
бытового газа из газовой сети. Я доказал, что это был паровоздушный взрыв
растворителя (ацетона), применявшегося при ремонте класса школы, где находился
эпицентр взрыва. Эта позиция автора была дважды успешно защищена на судебных
заседаниях.
7.24 декабря 2008 г. произошла трагедия в г. Евпатории (Крым). В пятиэтажном доме
прогремел взрыв, в результате которого разрушены два подъезда, 35 квартир, погибло
под завалами 27 чел., спасены 32 чел. Была создана межведомственная государственная
комиссия из ведущих ученых и специалистов Украины в области систем подачи газа и
эксплуатации сосудов высокого давления. Испытания газовой системы микрорайона, в
котором находился взорванный дом, показали, что она работает в соответствии с
нормативными документами и, следовательно, взрыв не был следствием утечки газа из
этой системы. Затем эксперты изучали расположение баллонов с кислородом и газом
МАФ (аналог ацетилена) и исправность замочных клапанов на них. В результате сразу
была выдвинута версия о том, что причиной взрыва послужила утечка газа из двух
поврежденных баллонов, в одном из которых содержался газ МАФ, а в другом —
кислород. Городской совет Евпатории не был согласен с выводами официальной
комиссии и создал собственную депутатскую группу по изучению причин взрыва дома,
предоставив ей полномочия проводить по факту взрыва различные консультации со
специалистами, делать запросы в инстанции и привлекать к работе экспертов.
Анализ результатов осмотра места происшествия и фотографий, сделанных в первый
и последующие дни после катастрофы, позволил установить отсутствие основных
признаков газовоздушного взрыва: 1) многие строительные конструкции сильно
разрушены; 2) нет следов обугливания и сажи на сохранившихся стенах; 3) ряд
свидетелей показал, что они слышали звук взрыва и почувствовали запах после него, как
при разрыве снаряда; 4) наличие множества мелких осколков конструкций дома и
стекол.
Анализ фотографий и осмотр места происшествия позволили установить
местонахождение эпицентра взрыва, а именно в комнате второго этажа, по
сочетанию следующих признаков:
• разрушена внутренняя стена с характерным изломом у пола ближе к окну. Это
разрушение отчетливо видно на фотографиях, сделанных на месте после взрыва, и
зафиксировано в день осмотра. На других этажах степень разрушений уменьшается по
мере удаления вверх и вниз от второго этажа;
94

95.

• чугунная пятисекционная батарея выброшена взрывной волной из комнаты, где был
эпицентр взрыва, с высоты 4,6 м и, пролетев на расстояние 34 м, упала на проезжую
часть улицы;
• наличие характерного вылома в выходящей во двор опорной стене дома;
• ровное (как будто срезанное) разрушение горизонтальных перекрытий у опорной
вертикальной стены, неравномерное разрушение таких перекрытий у противоположной
стены, с характерным уменьшением степени разрушения по мере удаления вверх и вниз
от второго этажа;
• профиль разрушения и разлома стен подвала; сохранившиеся в подвале мебель и посуда
не сдвинуты со своих мест при взрыве;
• наличие множественных осколочных повреждений тыльной стены магазина, наиболее
частое напротив предполагаемого эпицентра взрыва. Примерная масса заряда
взрывчатого вещества
была определена по тротиловому эквиваленту в рамках традиционного метода расчета
подрыва бескаркасного здания сосредоточенно-неконтактным зарядом,
расположенным внутри помещения и не прилегающим к опорной стене. При этом
достигается эффект полного обрушения здания на месте с разбросом отдельных
крупных осколков, к которым в нашем случае относятся батарея и фрагмент балконной
решетки. В случае разрушения бескаркасного крупноблочного здания с наружными,
внутренними продольными и поперечными стенами из крупных блоков пиленого
известняка высотой в этаж, с поверхностными сборно-монолитными
железобетонными поясами из крупнопустотных типовых плит. Поэтому при расчете
разрушенная часть дома между двумя опорными неразрушенными стенами может
быть представлена как отдельное бескаркасное здание с одной внутренней опорной
стеной и внешними опорными стенами, полностью разрушенными взрывом.
Рассчитанная масса заряда составляет около 60 кг для кирпичного здания и от 25 до 35
кг — для крупноблочного бескаркасного здания.
Эквивалентный объем газовоздушной смеси, взрыв которой способен полностью
разрушить это здание, составляет 1200-1450 м3. Объем одного этажа разрушенного
дома составляет около 600 м3, следовательно, газовоздушная смесь во взрывоопасной
концентрации должна была заполнить не менее двух этажей или подвал и первый
этаж. Один баллон газа МАФ в идеальных условиях может создать не более 300 м3
взрывоопасной смеси. Кроме того, зимой газ из баллона, хранящегося в теплой комнате
подвала, должен был выйти на улицу, а не внутрь подвала, где более плотный влажный
воздух. При этом взрыв мог произойти только в одном помещении подвала и снаружи. В
результате могли быть выбиты окна, двери во взорванном доме и в соседних домах,
вспучен пол первого этажа, но не могли быть разрушены опорные стены и целиком дом.
Версии о взрыве газа противоречит еще одно важное обстоятельство: газ МАФ
обладает резко выраженным запахом, и трудно себе представить, чтобы никто из 59
жителей дома, оказавшихся под завалом, и более удачливых их соседей не почувствовали
запах газа (в течение длительного процесса образования большого взрывоопасного
облака) и не подняли тревогу по этому поводу. Тем более что раньше жители дома
неоднократно обращались к властям по поводу резкого запаха газа МАФ во дворе их
дома.
95

96.

Выброшенная взрывной волной на проезжую часть батарея могла находиться только
в комнате, где был эпицентр взрыва, поэтому справедливым будет допущение, что
стены комнаты и батарея составляли твердую оболочку заряда и разлетелись с
одинаковой начальной скоростью; при этом пустотелые конструкции стен
разрушились. По дальности выброса батареи была установлена ее начальная скорость
— около 70 м/с, а затем по эмпирической формуле определен порядок скорости
детонации взрывчатого вещества — от 6000 до 7500 м/с. Это позволяет
предположить, что заряд взрывчатого вещества представлял собой смесь гексогена —
25 кг (стандартный мешок, похожий на мешок с сахаром), гранулированного тротила
— 30-40 кг, аммо- тола — 40-50 кг, аммонита— 50-60 кг. Таким образом, очевидна
весьма вероятная версия о незаконном хранении криминально приобретенного
взрывчатого вещества в квартире второго этажа. Причиной взрыва мог быть
открытый огонь, длительный нагрев, совместное хранение заряда с детонатором,
сильный удар, а главное то, что при хранении взрывчатого заряда в жилом доме рано
или поздно неизбежно происходит взрыв с трагическими последствиями.
Процесс взрыва можно описать следующим образом. Образовавшаяся сильная
сферическая взрывная волна полностью разрушила одну опорную стену и все
перегородки между другими ближайшими опорными стенами на уровне второго этажа
преимущественно, в результате чего здание приподнялось и обрушилось на месте.
Отсутствие разлета крупных осколков (кроме батареи) объясняется малой
прочностью пустотелых крупноблочных конструкций, разрушившихся на месте.
Если смотреть с фронтальной части дома, после инициирования взрыва часть
образовавшейся взрывной волны разрушила левую опорную стенку и в значительной мере
отразилась от нее, как от мощного экрана. Другая часть взрывной волны разрушила
фронтальную стену, выбросила на мостовую пятисекционную батарею из комнаты, где
был эпицентр взрыва, как единственный металлический, тяжелый, трудноразрушаемый
предмет. Остальные предметы, находившиеся в этой комнате (мебель, стены и пр.),
были разрушены мощной взрывной волной. Выброшенная наружу батарея по пути
вырвала часть балконной решетки, перелетела крышу магазина, не задев ее (что
говорит о высокой скорости ее движения), и упала с решеткой на проезжую часть.
Учитывая малую разницу (20 см) высот расположения батареи, балконной решетки и
конька крыши магазина, а также то, что другие батареи не были выброшены взрывной
волной, представляется бесспорным факт нахождения эпицентра взрыва в комнате, где
находилась данная батарея. Это могла быть разрушенная комната квартиры № 23 или
комната полностью разрушенной квартиры № 22, находящихся на втором этаже и
выходящих окнами на проезжую часть по ул. Некрасова.
Одновременно с этими разрушениями другие части взрывной волны, усиленные частью
взрывной волны, отраженной от опорной стены второго подъезда дома, полностью
разрушили внутренние перегородки и перекрытия секции дома на уровне второго
этажа, а также выходящую во двор часть несущей стены. Результатом такого
разрушения, приближенно имитирующего профессиональный подрыв здания, явилось то,
что конструкции секции дома, ограниченные опорными стенами, не разлетелись в
разные стороны, а осели на месте, не завалив ни двор, ни расположенный поблизости
одноэтажный магазин, ни проезжую часть улицы. Единственными далеко
96

97.

разбросанными опасными крупными "осколками" были вышеупомянутые батарея и
решетка.
Такой характер разрушения секции дома по уровню второго этажа с последующим
оседанием секции дома, практически без серьезных повреждений других секций,
достаточно убедительно свидетельствует о взрыве мощного заряда бризантного
взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, который создал мощную
взрывную волну с очень кратким временем воздействия.
Таким образом, налицо убедительные доказательства криминального оборота
взрывчатых веществ на Украине. Например, в г. Керчи в марте 2009 г. в одном из
гаражей было найдено 175 кг тротила и гексогена, расфасованных в заряды по 5 и 10 кг
(излюбленный террористами размер упаковки ВВ). Официальный представитель
Крымского УВД заявил, что эта "безобидная", некриминальная находка предназначена
для глушения рыбы в море.
Анализ евпаторийского взрыва, 175 кг тротила и гексогена, обнаруженные в одном из
гаражей Керчи, взрыв дома во Львове, странные пожары крупнейших баз боеприпасов и
взрывчатых веществ в Лозовой и Новобогдановке свидетельствуют о существовании на
территории Украины интенсивно действующего подпольного рынка взрывчатых
веществ, а также о том, что правительство не может (или не хочет) принимать
должных мер по обеспечению учета и сохранности большого количества (168) баз и
складов взрывчатых веществ и боеприпасов. Такая обстановка грозит большой
опасностью для жителей Украины — массовыми жертвами и увечьями при неизбежных
взрывах, всегда сопутствующих подпольному обороту взрывчатых веществ.
8. В мае 2009 г. была сделана попытка вывезти на грузовом автомобиле со склада
боеприпасов в Новобогдановке несколько десятков боеприпасов, содержащих в сумме
более 150 кг взрывчатого вещества по тротиловому эквиваленту. К счастью, СБУ
пресекло эту попытку. Корреспонденты газеты "Сегодня" попросили меня дать
экспертную оценку потенциальной разрушительной силе этого количества взрывчатки.
Я ответил, что, по моему мнению, этого достаточно, чтобы полностью разрушить
девятиэтажный дом с пятью подъездами.
9. Необходимо отметить, что в период с 2004 по 2008 гг. произошло четыре
катастрофических пожара на крупнейших на Украине базах хранения ракет и
артиллерийских боеприпасов. В советский период в течение 8 лет я руководил крупной
научно- исследовательской разработкой новых средств тушения штабелей ящиков с
ракетами и боеприпасами. Поэтому я имею основание полагать (а анализ материалов
СМИ дает этому подтверждение), что упомянутые пожары возникли вследствие
квалифицированно осуществленных поджогов, а правительство Украины не привлекало
для их тушения имеющуюся в пожарных частях Украины новейшую технику (семь
многоствольных установок "Им- пульс-3М" на шасси танков Т-62). Видимо, были
удачные попытки скрыть крупномасштабную нелегальную продажу боеприпасов за
рубеж.
10. Число и частота террористических актов с применением взрывчатых веществ
неуклонно растут на Украине. Так, 7 мая 2009 г. в г. Днепропетровске в зале игральных
автоматов было применено зажигательное устройство, похожее по характеру
действия (скорости развития и мощности пожара) на боевое. При осмотре помещения
97

98.

и сгоревших игральных автоматов были обнаружены явные признаки действия высоких
температур (более 1000 °С): из сгоревших 60 игральных автоматов несколько имели
признаки оплавления металлических деталей, обгорания и деформации стен помещения и
строительных конструкций. Как известно, пожарная нагрузка в типовых игорных залах
мала и не может обеспечить имевшие место быстрое развитие пожара, высокие
температуры и закрытие пламенем выхода.
11. В г. Мелитополе 2 июня 2009 г. в помещении Сбербанка на первом этаже
девятиэтажного жилого дома произошел взрыв по официальной версии (серия взрывов
по показаниям свидетелей). Пострадало 32 чел., из них 3 тяжело; повреждено 3
припаркованных напротив Сбербанка машины. По показаниям свидетелей перед
взрывом в Сбербанк вошли два человека с большими пакетами, один из которых они
оставили у входа, а другой — внутри помещения. Затем они быстро вышли, и вскоре
прогремели взрывы. Налицо классический случай теракта.
12. При расследовании взрыва, происшедшего в начале октября 2009 г. в г.
Днепропетровске, официальные эксперты после недолгого колебания признали наличие
на газовой трубе достаточно мощного заряда взрывчатого вещества, разрушившего
трубу и образовавшего гораздо более мощный взрыв газа, убивший проходившего рядом
бизнесмена. В устройстве было применено очень дорогое иностранное следящее
инициирующее устройство. Налицо явное намерение замаскировать теракт под
случайный взрыв газа из газового трубопровода.
Это первый случай на Украине, когда официальная экспертиза дала заключение о
криминальном применении заряда взрывчатого вещества.
13.18 января 2010 г. в пятиэтажном здании больницы № 7 г. Луганска на четвертом
этаже в отделении реанимации больницы произошел взрыв, по официальной версии двух
баллонов с кислородом. Погибло 16 чел., еще трое, находившиеся в непосредственной
близости от эпицентра взрыва, были доставлены в больницу с травматическими
ампутациями конечностей, множественными осколочными ранениями, сплошными
ожогами; шестеро госпитализировано с ранениями. В результате взрыва обрушились
перекрытия до 5-го этажа, включая 4,3 и 2-й этажи, повреждена крыша, имели место
множественные обрушения стен-перегородок.
Расчеты массы заряда по ТНТэ, проведенные по методике [3] определения величины
заряда ТНТ для разрушения междуэтажных перекрытий и стен помещения, а также по
версии взрыва двух 40-литровых баллонов, заполненных стехиометрической смесью
метана и кислорода, показали практически совпадающие результаты — от 20 до 30 кг
ТНТ.
Анализ последствий взрывного воздействия, таких как: бризантный (дробящий)
характер разрушений здания больницы, включая четыре междуэтажных перекрытия,
фрагмент несущей, фронтальной стены здания, а также проведенные расчеты
однозначно позволяют сделать заключение, что это был мощный взрыв заряда
конденсированного взрывчатого вещества, для которого характерен уровень давления в
эпицентре взрыва 210 000-387 000 атми дробление (разрушение) любых материалов,
расположенных в радиусе до нескольких метров от эпицентра взрыва, а отнюдь не
объемный взрыв паровоздушных, газовоздушных облаков при участии кислорода из
баллонов с максимальным давлением 30-40 атм, не обладающих разрушительным
98

99.

воздействием на прочные материалы и конструкции. Характер разрушения двух
баллонов на 15-25 крупных осколков с отрывом днища и горловины от корпусов, а
также пробитие третьего, рядом расположенного баллона одним из образовавшихся
крупных осколков позволяет сделать вывод, что взрывы произошли внутри этих
баллонов.
Известны случаи полного разрушения кислородных баллонов с образованием осколков в
результате возгорания внутри баллона кислорода и каким-то образом попавшего внутрь
горючего газа (пропан, метан, ацетилен) и последующего взрыва внутри баллона с
возрастанием давления до 100-200 МПа [9, 10].
Попробуем качественно оценить результаты такого взрыва, если в баллон специально
злоумышленниками закачаны метан и кислород во взрывоопасной концентрации по
нижнему пределу взрыва- емости. Два кислородных баллона вместимостью по40л(2 • 40
= 80 л) под давлением 150 атм (15 МПа) могут содержать минимальный
теоретический объем (МТО) метанокислородной смеси в соотношении (% об.) 41: 59,
или 4900 л (3,5 кг) метана и 7100 л (5,45 кг) кислорода. Рассчитанное избыточное
давление на фронте воздушной ударной волны для сте- хиометрической смеси метана и
кислорода, учитывая, что максимальный к.п.д. взрыва газового облака, достигаемый
лишь при сферической детонации, не превышает 40 % [2], получаем Р = 256 МПа = =
2560 атм. Результаты расчета подтверждают [9, 10], что такого давления вполне
достаточно для разрыва баллона с высокоскоростным разлетом осколков. Энергию,
выделившуюся при взрыве, можно оценить как Е =195 МДж, что по тротиловому
эквиваленту соответствует (0,3 • 195 МДж)/(0,9 • 4,52 МДж) = 14 кг ТНТ, где 0,3 —
коэффициент перехода тепловой энергии газовоздушного взрыва в УВ, а 0,9 —
коэффициент перехода тепловой энергии взрыва ТНТ в энергию УВ.
Однако начальное давление при взрыве тротила 21 ГПа (210 000 атм), а давление ОДС
в нашем случае составляет 256 МПа (2560 атм). Учитывая разницу начальных давлений,
можно сказать, что проведенные расчеты по оценке ТНТ-эквивалента практически
совпадают. Взрыв двух баллонов не изменяет качественного различия взрыва ТНТ и
ОДС.
Взрыв МТО смеси метана с кислородом обеспечивает на порядок большее начальное
давление в УВ по сравнению с метановоздушной смесью. Повышение давления при
объемном взрыве носит пространственно-равномерный характер и является в основном
результатом роста в нем температуры, поэтому в боевые ОДС добавляют
мелкодисперсные порошки с высоким тепловым эффектом сгорания. Избыточное
давление в проходящей волне может достигать 2 МПа, а давление, действующее на
элементы конструкции, — 10 МПа за счет отражений и в случае инициирования
локальных взрывов поджатой ОДС [2], что как раз имеет место в нашей версии, когда
струи ОДС из разрушенного баллона при наиболее вероятной неполной детонации во
внутреннем объеме баллона реагируют за его пределами, образуя локальные зоны с
повышенным давлением и УВ с усиленным разрушающим эффектом. Поэтому
использование двух специально изготовленных баллонов со взрывоопасной смесью в
качестве нетрадиционных бомб вполне позволяет допустить имеющийся характер
разрушений. Кстати, ОДС в баллонах при определенном уровне квалификации их
заполнения вполне можно разбавить порошком металла алюминия, магния, мукой,
99

100.

мелкими опилками или порошковым ВВ — гексогеном, аммонитом или др., значительно
усиливающим бризантный эффект.
Анализ предоставленных и имеющихся в открытых источниках материалов, а также
проведенные расчеты однозначно свидетельствуют:
• не было случайного взрыва нормально заполненных газовых и кислородных баллонов по
причине нарушения техники безопасности;
• имел место взрыв специально подготовленного мощного заряда взрывчатого вещества
или взрывчатой смеси с высоким бризантным эффектом, соответствующего по
фугасному эффекту взрыву заряда 25-30 кг ТНТ (тротила);
• заряд мог быть размещен в баллонах в виде смеси кислорода и горючего газа с
вероятной примесью порошкообразного металла (алюминий, магний) или взрывчатого
вещества, например гексогена.
Корректность данных выводов подтверждается их соответствием положениям
фундаментальных научных трудов в области физики горения и взрыва, а также
совпадением результатов трех независимых расчетов массы заряда ВВ.
14. На станции Лужаны 25 января 2010 г. около 17 ч 20 мин произошел взрыв во
втором купе 3-го вагона во время остановки поезда № 628 Киев - Черновцы (рис. 1).
Свидетели (пассажиры) слышали мощный хлопок, видели вылетающие в окна вещи,
матрацы. Во всем вагоне повыбивало стекла; взрывной волной были смяты несколько
перегородок между купе. На проводнице почти полностью обгорела одежда и волосы,
вся она была в ожогах. Сразу после взрыва начался пожар. Пассажиры попытались
потушить пожар огнетушителями.
В результате пожара были разрушены перегородки купе, разбиты оконные стекла,
выдавлена дверь из купе № 2, где был эпицентр взрыва. Проводники с сильными ожогами
верхних дыхательных путей и верхушек легких доставлены в реанимацию, еще трое
получили тяжелые ожоги. Всего от ожогов пострадали 9 пассажиров. Через 1,5 ч после
прибытия поезда в Киев СБУ обнародовала информацию о том, что причиной взрыва в
третьем вагоне был газовый баллон, который проводники внесли в поезд без соблюдения
правил техники безопасности.
Баллона или его осколков на месте происшествия не нашли, хотя поезд стоял на
станции и баллон не иголка. По словам проводника, он действительно занес в поезд
баллон, который до этого несколько часов находился на морозе при минус 30 °С, а в
вагоне температура была 26 °С. Поэтому, после того как баллон пролежал некоторое
время в тепле, он начал "травить", проводник почуял запах газа и попытался выбросить
баллон из тамбура вагона на улицу, но именно в этот момент баллон взорвался. При
взрыве образовался огненный шар, нанесший ожоги 1, 2 и 3-й степеней двум
проводникам (находятся в реанимации), а также четырем пассажирам, которых
выпишут из больницы не ранее чем через неделю. Еще три пассажира, обратившиеся в
больницу, якобы имели легкие осколочные ранения.
При взрыве газа в купе объемом 8 м3 с содержанием горючего газа на нижнем
концентрационном пределе (НКП) 5,28 % во взрыве будет участвовать
Рис. 1. Взрыв в поезде № 628 Киев - Черновцы
100

101.

не более 300 г метана, и взрывная волна будет слабой с перепадом давления не более 9
кПа (0,009 атм). При таком давлении вероятность разрушения простого оконного
стекла составляет не более 1 %, а разрушение усиленного вагонного стекла просто
невозможно, тем более в коридоре. Невозможно также разрушение перегородок между
купе и выдавливание двери из купе в коридор. Маловероятно образование и огненного
шара, создающего сильный ожог верхний дыхательных путей и верхушек легкого.
При взрыве газа в купе с содержанием газа на верхнем концетрационном пределе (ВКП)
11,4 % во взрыве будет учавствовать более 800 г газа, и перепад давления может
достигать 24 кПа, что не может вполне объяснить ограниченное разрушение окон,
выдавливание перегородок между купе и образование огненного шара. Учитывая
размеры купе (1,8x1,8x2,5 м), принимая расстояние эпицентра взрыва от стенок около 1
м и учитывая, что соотношение 1 кг ТНТ по фугасному воздействию соответствует
177 м3 ОДС на этом расстоянии, получаем тротиловый эквивалент около 45 г, как в
ручной гранате.
Анализ экспериментальных данных и практического опыта позволяет распределить по
степени разрушающего и поражающего воздействия взрывные и ударные волны, исходя
из основного критерия — перепада давления Рпр на фронте волны:
• 12-28 кПа — ограниченное повреждение деталей строений: внутренних перегородок,
дверей, рам и пр.;
• 5 кПа — отсутствие разрушений; безопасно для человека и считается нижним
порогом поражения человека;
• 3 кПа — отсутствие разрушений; безопасно для человека; возможно частичное
повреждение остекления.
Остается невыясненным важный вопрос: каким образом и за какое время создалась
эта взрывоопасная газовоздушная среда со стехиометрической концентрацией и почему
пассажиры и проводник не почуяли специфического запаха газа? В начальный период
движения поезда, как правило, происходит интенсивное движение людей в вагоне, двери
открываются и закрываются, поэтому вопрос об образовании взрывоопасной среды
сомнителен. Как правило, взрывоопасная концентрация газовоздушной смеси образуется
в замкнутом помещении в течение относительно длительного времени — нескольких
минут или десятков минут, а взрыв происходит, когда открываются двери в это
помещение и появляется источник инициирования взрыва, например нажимают
выключатель.
Наиболее вероятен взрыв относительно маломощного зажигательного устройства
или боеприпаса, сработавшего через заданное время после отхода поезда или по
дистанционно переданному сигналу. В эту версию вполне укладывается характер
полученных ранений и разрушений.
Анализ вышеупомянутых материалов показывает, что налицо явные тенденции
"списать" взрывы террористического характера, как и в предыдущих сценариях, а
также взрывы от неосторожного обращения со взрывоопасной жидкостью (Дрогобыч)
и от криминально заправленных баллонов с жидким газом (Болехов) на неисправности
газовой системы или нарушения техники безопасности при работе с газовыми
баллонами. Такое объяснение может пройти на фоне многочисленных взрывов газа по
101

102.

стране, происшедших за последние годы. Криминалитет всегда умело пользуется
трудной для страны ситуацией, а в официальных органах нет достаточного количества
квалифицированных экспертов с глубокими знаниями физики горения и взрыва и
современных работ по этим вопросам. Но главное не в квалификации независимых
экспертов, а в позиции правительства, упорно скрывающего от народа истинное
положение дел со взрывчатыми веществами на Украине. Тем более что взрыв газа
наиболее легко, быстро и удобно оформить как результат расследования. Версия взрыва
газа и объявление виновными территориальных газовых фирм или жилищноэксплуатационных контор ("Львовгаз", " Дрогобычгаз", ЖЭК Евпатории и др.) наиболее
просты при расследовании и оформлении уголовных дел.
15. В Николаеве 4 февраля произошел взрыв газа в трехэтажном доме. Этот взрыв,
единственный из описанных выше, имеет явные и неоспоримые признаки взрыва
бытового газа: произошло возгорание и взрыв с последующим пожаром, нет сильных
повреждений, выбито только окно в комнате, где произошел взрыв.
16. В Одессе 5 февраля в 9 утрапрогремел взрыв в подъезде дома № 40 по ул. Греческой,
в центре исторической части Одессы. Как только директор похоронного бюро вошел
под арку, раздался сильный хлопок, из трубы у входа повалил густой дым, а из окон дома
посыпались стекла. Директор с многочисленными ранениями и сильными ожогами был
доставлен в больницу, где его немедленно прооперировали. Сотрудники оперативноследственной группы и пиротехники установили, что сработало самодельное взрывное
устройство, реагирующее на движение. Устройство было прикреплено к силовому
кабелю в арке здания, в непосредственной близости от газового стояка с явной целью
одновременно разрушить и его, чтобы вызвать взрыв газа и замаскировать
криминальный характер взрыва. Мэр Одессы Эдуард Гурвиц считает, что взрыв
произошел не случайно, а чтобы создать атмосферу страха в городе. Это, пожалуй,
единственная правильная оценка мотивов террористического взрыва из уст украинского
чиновника высокого ранга. Год назад мэр Евпатории А. П. Даниленко оценил
вышеописанный взрыв как чисто криминальный из-за наличия масштабного рынка ВВ.
17. На подъезде к Кривому Рогу 6 февраля был взорван железнодорожный путь, и
только внимательность машиниста, остановившего состав в нескольких метрах от
разрушенных рельсов, спасла поезд от крушения. Это, пожалуй, единственный случай,
когда официальные органы не выдвинули версию о газовых баллонах, а просто обошли
этот случай молчанием — не было никаких официальных заявлений, кроме краткого
комментария "оранжевого" руководства железной дороги о том, что разрыв рельса с
сильным повреждением шпалы произошел из-за перепада температур. Очередной
официальный идиотизм! Какже тогда работают железные дороги в Сибири, на
Крайнем Севере, в Монголии, где перепады температур за сутки достигают до 30-40
°С.
Последней каплей вышеописанной серии замаскированных терактов на Украине перед
выборами было задержание 5 февраля возле здания Дома Профсоюзов на Майдане
Незалежности органами СБУ и МВД лица грузинской национальности Чхапелия,
имевшего при себе около 400 г ТНТ (стандартная шашка, или 2 шашки по 200 г, или 4 по
100 г ТНТ), электродетонаторы и инициирующее устройство. По сведениям СБУ,
Чхапелия возможный торговец ВВ и оружием. Возможно, что он имел задание
102

103.

передать ВВ исполнителю или должен был сам осуществить провокационные взрывы на
Софиевской площади во время собираемого Юлией Тимошенко ми- нимайдана в
поддержку своей кандидатуры при выборах Президента. Не исключено, что она и была
главным заказчиком этой провокации. По неподтвержденным данным имела место
подготовка террористических взрывов в Киеве — Оболонь, Запорожье,
Днепропетровске и, возможно, в других городах Украины. Смысл этих терактов, как и
доказанного теракта в Луганске, — дестабилизация обстановки на Украине и срыв
выборов Президента. "Оранжевая" власть любой ценой хочет сохранить свои позиции в
стране, не останавливаясь перед массовым пролитием крови граждан Украины. В день
выборов в Киевской области члены БЮТ забрасывали выборные участки дымовыми
шашками, а в Луганской области задержан правоохранительными органами член
избирательного штаба БЮТ, минировавший избирательные участки (12). А не под его
ли руководством проводились вышеописанные террористические взрывы в Луганске?
Возможно, при хорошо проведенном расследовании ниточки из Луганского штаба БЮТ
потянутся и в Кривой Рог, Одессу, Орджиникидзе, — не очень далеко расположенные
от Луганской области. В демократических странах даже при наличии меньших
подозрений правительство немедленно подает в отставку. Дальнейшее нахождение
правительства Ю. Тимошенко у власти представляет реальную опасность для граждан
Украины.
Серия террористических взрывов на Украине продолжается и после выборов: они
стали уже ежедневными, после того как вечером 7 февраля наметился, а во второй
половине дня стал очевидным проигрыш Ю.Тимошенко на выборах. Несмотря на
признание результатов выборов международными наблюдателями и ведущими
странами мира, ВОНА продолжает борьбу, только ее методы из грязных стали еще и
кровавыми. Одним из ярких доказательств того, что правительство Тимошенко
скрывает истинные причины взрывов, является уничтожение взорванных объектов
(после извлечения всех пострадавших из-под завалов) с целью не допустить любую
возможность корректного расследования. Другим доказательством является практика
обнародования причин взрыва в первые часы после того, как взрыв произошел, что было
сделано лично Тимошенко в г. Луганске, когда еще не могло быть никаких результатов
объективного расследования. Ни в одном из случаев обнародованная правительством
сразу после происшествия версия взрыва не изменялась после окончания работы
следственной комиссии.
18. В г. Орджоникидзе Днепропетровской обл. в среднем подъезде двухэтажного
жилого дома 8 февраля в 5 ч 10 мин утра произошел взрыв бытового газа (по
официальной версии, как всегда на Украине времен тимошенковского правительства)
(рис. 2). Однако результаты взрыва не похожи на взрыв бытового газа: разрушены
несущие конструкции, и произошло обрушение шести квартир первого подъезда. Из-под
завалов спасено 6 чел., из дома эвакуировано 16 жителей, госпитализировано 7 чел.
Хозяйка квартиры, где, предположительно, произошел взрыв, находится в реанимации в
тяжелом состоянии. При первом осмотре места аварии не обнаружено следов ОД
взрыва: нет на стенах черных хлопьев копоти — сажи, нет следов обгорания, нет
следов возникновения пожара после взрыва, нет у потерпевших баротравм легких и
верхних дыхательных путей, а также характерного, термического вздутия волос,
103

104.

обширных отслоений участков кожи. Стены здания разрушены, а не упали целыми, нет
характерного скручивания металлических балок и выброса оконных рам.
Зато есть явные признаки взрыва заряда конденсированного ВВ — дробящее, локально
ограниченное действие на близлежащие предметы. Разрушение окон сопровождалось
разлетом с высокой скоростью осколков, фрагментов, обвалом частей здания. Стены
были выдавлены и раздроблены. Давление газов от эпицентра взрыва распространялось
радиально во всех направлениях. Взрыв сопровождался кратковременным
возникновением малого пламени. На это обстоятельство указывает то, что ожоги
получила только хозяйка квартиры, находящаяся в реанимации. Взрывное действие
преобладало над термическим.
Рис. 2. Взрыв газа в жилом доме в г. Орджоникидзе Днепропетровской обл., Украина
19. В многострадальном Луганске в девятиэтажном доме в квартире на девятом
этаже 9 февраля около 01.30 ночи по традиционной официальной версии взорвался газ.
Труп хозяина квартиры без наличия больших ожогов был найден на улице возле дома:
очевидно, его выбросило взрывной волной. Квартира была полностью разрушена,
обвалена промежуточная стена через несколько секунд после взрыва, серьезно
пострадала соседняя квартира, осколками повреждены соседние дома, несущая стена в
подъезде, что характерно скорее для взрыва заряда бризантных ВВ. Из дома спасатели
эвакуировали 70 жителей.
В такой обстановке Украине необходимо на практике смелее использовать один из
важных признаков цивилизованной, демократической страны — независимую
экспертизу. Только при этом необходимо привлекать настоящих ученых с большим
опытом и знаниями, а не скороспелых экспертов, которых быстро и за
соответствующую плату готовят множество фирм, самостоятельно присвоивших
себе права подготовки экспертов в такой сложной и весьма ответственной области,
как физика горения и взрыва.
На рис. 3 приведен график, иллюстрирующий плавное нарастание количества взрывов
накануне начала предвыборной кампании и резкий всплеск их количества
непосредственно в период предвыборной кампании.
Анализ приведенного материала подтверждает сделанный ранее вывод о наличии
крупного криминального рынка взрывчатых веществ на Украине, предназначенного в
основном для экспорта взрывчатых веществ за рубеж для криминальных и
террористических организаций. Поэтому он представляет большую опасность не
только для жителей Украины, но и для России, стран Европы и Ближнего Востока, где
действует ряд террористических организаций, снабжаемых высококачественными
взрывчатыми веществами с Украины. Украинское правительство не только не
принимает никаких мер
2009 Январь - февраль 2010 г.
Рис. 3. График нарастания числа взрывов
104

105.

по ликвидации криминального рынка взрывчатых веществ на Украине, но и всячески
скрывает его, как убедительно показывают материалы данной статьи.
В связи с вышеизложенным мы призываем СМИ начать кампанию по привлечению
внимания правительств России и Европейского сообщества к неотложному решению
этой чрезвычайно актуальной проблемы с целью обеспечения безопасности граждан
Украины, России и стран Европы и оградить их от последствий криминального оборота
взрывчатых веществ на Украине, резкое возрастание террористических проявлений
которого пришлось на время работы правительства Тимошенко и предвыборной
кампании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Маршалл В. Основные опасности химических производств. — М.: Мир, 1989.
2. Гельфанд Б. Е., Сильников М. В. Поражающие факторы взрыва/ СПИГПС. — СПб.,
2005. — 270 с.
3. Руководство по подрывным работам. — М. : Изд. МОСССР, 1969. — 464 с.
4. Захматов В. Д. Непростий випадок — гарячими слщами вибух1в газу ужитлових i
громадсь- ких спорудах // Надзвичайна ситуа^я. — 2008. — №11. — С. 38-41.
5. Захматов В. Д. Криминальный рынок взрывчатых веществ на Украине: Технические
средства противодействия террористическим и криминальным взрывам : труды Пятой
Международной научно-практической конференции (октябрь 2009 г., СанктПетербург). — СПб., 2009. — С.165-170.
6. Беляев А. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. — М.:
Наука, 1968.
7. Чиженко В. П. Взрывобезопасность кислородных баллонов // Технические газы. —
2009. — № 6. — С. 64-65.
8. Гельфанд Б. Е., Сильников М. В. Газовые взрывы. — СПб. : Изд-во "Астерион", 2007. —
240 с.: ил.
9. Таубкин С. И. Пожар и взрыв, особенности их экспертизы. — М., 1999. — 600 с.
10. Чиженко В. П. Анализ причин взрыва кислородных баллонов, приведшего к групповому
несчастному случаю // Технические газы. — 2008. — №6. — С. 62-64.
11. Типовая инструкция по охране труда при наполнении кислородом баллонов и
обращении с ними у потребителей. — М. : ОАО "Гипрокислород", 1991.
12. Приговор: пять лет умозаключений // Еженедельник "Зеркало недели". — 2010. — №
6-7 (786-787). — С. 4.
Материал поступил в редакцию 9 февраля 2010 г.
Электронный адрес автора: [email protected].
ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2010 ТОМ 19 №3 47
105

106.

106

107.

107

108.

108

109.

109

110.

110

111.

111

112.

112

113.

113

114.

114

115.

115

116.

116

117.

117

118.

118

119.

119

120.

Список научной литературы прилагается :
косого компенсатора к
трубопроводам с помощью фланцевых фрикционно-подвижных болтовых демпфирующих
компенсаторов (ФПДК) с контролируемым натяжением, расположенных в длинных овальных
отверстиях по изобретению проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076,
2010136746, 887748 «Стыковое соединение растянутых элементов»
С научными
разработками инженеров организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ по использованию
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. 24-25 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости». А.И.Коваленко
6. Российская газета от 03.06.95 «Аргументы против катастроф найдены», А.И.Коваленко
7. 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. «Грозненский рабочий» № 2 июнь 1995 «Грозному предрекают разрушительное землетрясение», А.И.Коваленко
12. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без заглубления – дом на грунте.
Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
13. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров «Сейсмофонд» – Фонда
«Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
14. 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.
15. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации электромагнитных волн,
предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!» и другие зарубежные научные издания и журналах за 19942004 гг. А.И.Коваленко и др. изданиях за рубежом
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 тел.118-8691.
Литература по испытанию косого компенсатора для трубопроводов , закрепленного с
помощью фланцевых фрикционно-подвижных болтовых демпфирующих компенсаторов (ФПДК) с
контролируемым натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях по изобретению
120

121.

проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076, 2010136746, 887748 «Стыковое
соединение растянутых элементов» и рассчитанного в программе SCAD
1. Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых
соединений стальных строительных конструкций. М. , ЦБНТИ
Минмонтажспецстроя СССР, 1989, с. 53.
2. Грудев И. Д. Прочность фланцевых соединений элементов открытого профиля.
Болтовые и специальные монтажные соединения в стальных строительных
конструкциях. Международный коллоквиум. – 1989. – Труды. Т.2 – С. 7-13.
3. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. Бугов А. У. – Л.
Машиностроение, 1975. – с. 191.
4. Соскин А. Г. Особенности поведения и расчет болтов фланцевых соединений.
Болтовые и специальные монтажные соединения в стальных строительных
конструкциях. Международный коллоквиум. – 1989. – Труды. Т.2 – С. 24-31.
5. Каленов В. В, Соскин А. Г., Евдокимов В. В. Исследования и расчет усталостной
прочности фланцевых соединений растянутых элементов конструкций. Болтовые
и специальные монтажные соединения в стальных строительных конструкциях.
Международный коллоквиум. – 1989. – Труды. Т.2 – С. 41-17.
6. Проектирование металлических конструкций: Спец.курс. Учебное пособие для
вузов/ В. В. Бирюлев, И. И. Кошин, И. И. Крылов, А. В. Сильвестров. – Л.:
Стройиздат, 1990 – 432 с.
Список лабораторной литературы , которая использовалась при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ
крепления косого компенсатора к трубопроводам с помощью фланцевых фрикционно-подвижных
болтовых демпфирующих компенсаторов (ФПДК) с контролируемым натяжением, расположенных в
длинных овальных отверстиях по изобретению проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755,
1174616, 165076, 2010136746, 887748 «Стыковое соединение растянутых элементов»
ЛИТЕРАТУРЫ по маятниковой сейсмоизоляции для трубопроводов с косым
демпфирующим компенсатором к трубопроводам с помощью фланцевых фрикционно-подвижных
болтовых демпфирующих компенсаторов (ФПДК) с контролируемым натяжением, расположенных в
длинных овальных отверстиях по изобретению проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755,
1174616, 165076, 2010136746, 887748 «Стыковое соединение растянутых элементов»
1. MSK-64. Шкала сейсмической интенсивности MSK. 1964.
2. Межгосударственный стандарт. ГОСТ 30546.1-98 «Общие требования к машинам,
приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций
в части сейсмостойкости».
3. СНиП
2.03.01-84*.
«Бетонные
и
железобетонные
проектирования».
121
конструкции.
Нормы

122.

4. Я.М. Айзенберг, Р.Т. Акбиев, В.И. Смирнов, М.Ж. Чубаков. «Динамические испытания
и сейсмостойкость навесных фасадных систем». Ж. «Сейсмостойкое строительство.
Безопасность сооружений» №1, 2008г. стр. 13-15.
5. Назаров А.Г., С.С. Дарбинян. Шкала для определения интенсивности сильных
землетрясений на количественной основе. // В. кн.: Сейсмическая шкала и методы
измерения
сейсмической
интенсивности.
Академия
наук
СССР.
Междуведомственный совет по сейсмологии и сейсмостойкому строительству
(МСССС) при президиуме АН СССР. М.: Наука, 1975.
6. Методические рекомендации по инженерному анализу последствий землетрясений.
ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко ГОССТРОЯ СССР. – М., 1980, 62 с.
7. Отчет по результатам натурных испытаний фрагментов навесных вентилируемых
фасадов «ДИАТ». ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко-М., 2007.
8. Поляков С.В., «Сейсмостойкие конструкции зданий», Изд. «Высшая школа», М.,
1969г., 335 с.
9. Корчинский И.Л. и др., «Сейсмостойкое строительство зданий», Изд. «Высшая
школа», М., 1971г., 319 с.
Карапетян Б.К. «Колебание сооружений, возведенных в Армении», Изд. «Айостан»,
Ереван, 1967
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
2367917
(11)
(13)
(51) МПК
G01L5/24 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 27.09.2013 - прекратил действие
Пошлина:
(21), (22) Заявка: 2008113689/28, 07.04.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
(72) Автор(ы):
Устинов Виталий Валентинович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
122
C1

123.

07.04.2008
ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНГЕРСОЛЛ-РЭНД СиАйЭс" (R
(45) Опубликовано: 20.09.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2296964 C1 10.04.2007. SU 1580188 A1
23.07.1990. RU 2066265 C1 10.09.1996. RU 2025270 C1
30.12.1994. SU 1752536 A1 07.08.1992. RU 2148805 C1
10.05.2000.
Адрес для переписки:
606100, Нижегородская обл., г. Павлово, ул.
Чапаева, 43, корп.3, ЗАО "Ингерсолл-Рэнд СиАйЭс"
(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И
ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента затяжки резьбовых
соединений. Способ заключается в приложении к затянутому резьбовому соединению крутящего момента, перевода резьбового
соединения из состояния покоя в состояние движения, повороте на заданный угол, не превышающий 2-4°, и измерении крутящего
момента при достижении углом поворота заданного значения. При этом производится дополнительный поворот на такой же угол с
измерением крутящего момента при достижении углом поворота заданного значения, а крутящий момент затяжки определяют как
разность удвоенного значения крутящего момента при первоначальном повороте на заданный угол и значения крутящего момента
при дополнительном повороте на заданный угол. Устройство содержит датчик момента, подключенный ко входу усилителя, выходом
соединенного со входом аналого-цифрового преобразователя, первый и второй регистр памяти, счетчик импульсов, дешифратор,
блок вычислений, цифровой индикатор и элемент ИЛИ. Технический результат заключается в повышении точности контроля
крутящего момента затяжки. 2 н.п. ф-лы, 3 ил
.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента затяжки резьбовых
соединений.
Известен способ измерения крутящего момента затяжки резьбовых соединений заключающийся в приложении к затянутому
резьбовому соединению крутящего момента, перевод резьбового соединения из состояния покоя в состояние движения, поворот на
заданный угол, не превышающий 2+4°, и измерение крутящего момента при достижении углом поворота заданного значения (см.
а.с
1500881, опубл. 15.08.89 г.).
Однако использование этого способа не позволяет точно определять крутящий момент затяжки, так как измеряется крутящий момент,
соответствующий повороту резьбового соединения на дополнительный угол, поэтому возникает погрешность в измерении крутящего
момента затяжки.
Технический результат изобретения повышение точности контроля крутящего момента затяжки.
Поставленный технический результат достигается тем, что согласно способу измерения крутящего момента затяжки,
заключающемуся в приложении к затянутому резьбовому соединению крутящего момента, переводе резьбового соединения из
состояния покоя в состояние движения, повороте на заданный угол, не превышающий 2÷4°, и измерении крутящего момента при
достижении углом поворота заданного значения, производится дополнительный поворот на такой же угол с измерением крутящего
момента при достижении углом поворота заданного значения, а крутящий момент затяжки определяют как разность удвоенного
значения крутящего момента при первоначальном повороте на заданный угол и значения крутящего момента при дополнительном
повороте на заданный угол.
Известен динамометрический ключ, содержащий датчик момента, подключенный ко входу усилителя, выходом соединенного со
123

124.

входом аналого-цифрового преобразователя, и первый регистр памяти (см. патент RU
2296964 от 10.04.2007 г.).
Недостатком указанного ключа является недостаточно высокая точность измерения крутящего момента затяжки резьбовых
соединений.
Технический результат изобретения - повышение точности измерения крутящего момента затяжки резьбовых соединений.
Поставленный технический результат достигается тем, что динамометрический ключ, содержащий датчик момента, подключенный ко
входу усилителя, выходом соединенного со входом аналого-цифрового преобразователя, и первый регистр памяти снабжен датчиком
угла поворота, вторым регистром памяти, счетчиком импульсов, дешифратором, блоком вычислений, цифровым индикатором и
элементом ИЛИ, выходом подключенным ко входу первого индикатора, выход датчика угла подключен к счетному входу счетчика
импульсов, выходами соединенного со входами дешифратора, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя
соединены с соответствующими информационными входами первого и второго регистров памяти, информационными выходами
подключенных к соответствующим информационным входам блока вычислений, информационными выходами подключенного ко
входам цифрового индикатора, первый выход дешифратора подключен ко входу «Запись» первого регистра памяти, второй выход
дешифратора подключен ко входу «Запись» второго регистра памяти, нулевой и первый выходы дешифратора подключены ко входам
элемента ИЛИ, второй выход дешифратора подключен ко входу «Вычисление» блока вычислений и входу второго элемента
индикации, а установочные входы регистров памяти и счетчика импульсов через кнопку управления подключены к шине «Напряжение
логической единицы».
На фиг.1 приведен график зависимости крутящего момента от угла поворота гайки при затяжке резьбового соединения.
На фиг.3 приведена блок схема динамометрического ключа.
На фиг.2 - общий вид динамометрического ключа.
Динамометрический ключ содержит датчик 1 момента, датчик 2 угла поворота, датчик 1 момента через усилитель 3 подключен ко
входу аналого-цифрового преобразователя 4, первый и второй регистры 5 и 6 памяти, счетчик 7 импульсов, дешифратор 8, блок 9
вычислений, цифровой индикатор 10 и элемент 11 ИЛИ, выходом подключенный ко входу первого индикатора 12, выход датчика 2
угла поворота подключен к счетному входу счетчика 7 импульсов, выходами соединенного со входами дешифратора 8,
информационные выходы аналого-цифрового преобразователя 4 соединены с соответствующими информационными входами
первого и второго регистров 5 и 6 памяти, информационными выходами подключенных к соответствующим информационным входам
блока 9 вычислений, информационными выходами подключенного ко входам цифрового индикатора 10, первый выход дешифратора
8 подключен ко входу «Запись» первого регистра 5 памяти, второй выход дешифратора 8 подключен ко входу «Запись» второго
регистра 6 памяти, нулевой и первый выходы дешифратора 8 подключены ко входам элемента 11 ИЛИ, второй выход дешифратора 8
подключен ко входу «Вычисление» блока 9 вычислений и входу второго элемента 13 индикации, а установочные входы регистров 5 и
6 памяти и счетчика 7 импульсов через кнопку управления 14 подключены к шине 15 «Напряжение логической единицы».
Способ измерения крутящего момента затяжки осуществляется следующим образом. На резьбовое соединение надевают ключевую
головку динамометрического ключа (не указана) и производят поворот резьбового соединения. При достижении углом поворота
установленного значения 2÷4° производится измерение крутящего момента. Затем производят дополнительный поворот на тот же
угол, при достижении углом установленного значения производят повторное измерение крутящего момента.
Так как затяжка резьбовых соединений осуществляется в пределах упругих деформаций, то зависимость момента на ключе от угла
поворота имеет линейную зависимость, поэтому зная значения момента в двух точках, можно рассчитать значение крутящего
момента затяжки как разность удвоенного значения крутящего момента при первоначальном повороте на заданный угол и значения
крутящего момента при дополнительном повороте на заданный угол.
Динамометрический ключ работает следующим образом.
Ключевой головкой (не указана) ключ устанавливают на резьбовое соединение (не указано) и нажимают кнопку 14 управления. При
этом осуществляется сброс содержимого регистров 5 и 6 памяти и установка счетчика 7 в нулевое состояние.
Это приводит к появлению напряжения логической единицы на нулевом выходе дешифратора 8, на выходе элемента 11 ИЛИ также
появляется напряжение логической единицы, которое поступает на вход первого элемента 12 индикации.
Элемент 12 индикации загорается, чем осуществляется индикация о начале измерения.
Затем к резьбовому соединению прикладывают крутящий момент и переводят резьбовое соединение из состояния покоя в состояние
124

125.

движения и осуществляют его поворот.
При этом на выходе датчика 1 момента появляется напряжение, величина которого пропорциональна величине приложенного
крутящего момента. Это напряжение через усилитель 3 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, который
осуществляет преобразование напряжения, пропорционального моменту, в цифровой код. Цифровой код с выходов аналогоцифрового преобразователя 4 поступает на входы регистров 5 и 6 памяти.
Когда при повороте резьбового соединения угол поворота достигнет установленного значения в пределах 2÷4°, на выходе датчика 2
угла появится импульс, который поступает на счетный вход счетчика 7 импульсов.
При этом на нулевом выходе дешифратора 8 напряжение логической единицы пропадает и оно появляется на первом выходе
дешифратора 8.
Передним фронтом этого импульса осуществляется запись в память кода на его входах, соответствующего величине крутящего
момента при первоначальном угле поворота.
При дальнейшем повороте резьбового соединения на выходе датчика 2 угла вновь появится импульс, когда резьбовое соединение
повернется на такой же угол, что при первоначальном повороте. При этом счетчик 7 импульсов установится в следующее состояние,
на втором выходе дешифратора появится напряжение логической единицы, которым осуществляется запись в память второго
регистра 6 памяти кода, соответствующего крутящему моменту при повороте резьбового соединения на дополнительный угол.
Цифровой код с выходов регистров 5 и 6 памяти поступает на входы блока 9 вычислений.
При появлении на втором выходе дешифратора 8 напряжения логической единицы блок 9 осуществляет вычисление, при котором на
его выходе появляется код, соответствующий значению разности удвоенного значения крутящего момента при первоначальном
повороте на заданный угол и значения крутящего момента при дополнительном повороте на заданный угол. Код с выходов блока 9
вычислений поступает на входы цифрового индикатора, которым осуществляется индикация вычисленной величины крутящего
момента.
Так как напряжение логической единицы отсутствует на первом выходе дешифратора 8, то индикатор 12 гаснет, чем осуществляется
индикация о том, что измерение крутящего момента закончено.
При появлении напряжения на втором выходе дешифратора 8 загорается индикатор 13, который сигнализирует о том, что можно
считывать результат измерения.
Измерение крутящего момента затяжки закончено и ключ снимают с проверенного резьбового соединения.
Введение в динамометрический ключ, содержащий датчик момента, подключенный ко входу усилителя, выходом соединенного со
входом аналого-цифрового преобразователя, и первый регистр памяти, датчика угла поворота, второго регистра памяти, счетчика
импульсов, дешифратора, блока вычислений, цифрового индикатора и элемента ИЛИ, выходом подключенного ко входу первого
индикатора, при этом выход датчика угла поворота подключен к счетному входу счетчика импульсов, выходами соединенного со
входами дешифратора, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими
информационными входами первого и второго регистров памяти, информационными выходами подключенных к соответствующим
информационным входам блока вычислений, информационными выходами подключенного ко входам цифрового индикатора, первый
выход дешифратора подключен ко входу «Запись» первого регистра памяти, второй выход дешифратора подключен ко входу
«Запись» второго регистра памяти, нулевой и первый выходы дешифратора подключены ко входам элемента ИЛИ, второй выход
дешифратора подключен ко входу «Вычисление» блока вычислений и входу второго элемента индикации, а установочные входы
регистров памяти и счетчика импульсов через кнопку управления подключены к шине «Напряжение логической единицы», позволило
повысить точность измерения крутящего момента затяжки резьбовых соединений, так как величину момента затяжки вычисляют по
результатам измерения крутящего момента в двух точках, отстоящих друг от друга на один и тот же угол поворота, составляющий
величину 2÷4°.
Формула изобретения
1. Способ измерения крутящего момента затяжки резьбовых соединений, заключающийся в приложении к
затянутому резьбовому соединению крутящего момента, переводе резьбового соединения из состояния
покоя в состояние движения, повороте на заданный угол, не превышающий 2÷4°, и измерении крутящего
момента при достижении углом поворота заданного значения, отличающийся тем, что производят
дополнительный поворот на такой же угол с измерением крутящего момента при достижении углом
125

126.

поворота заданного значения, а крутящий момент затяжки определяют как разность удвоенного значения
крутящего момента при первоначальном повороте на заданный угол и значения крутящего момента при
дополнительном повороте на заданный угол.
2. Динамометрический ключ, содержащий датчик момента, подключенный ко входу усилителя, выходом
соединенного со входом аналого-цифрового преобразователя, и первый регистр памяти, отличающийся тем,
что динамометрический ключ снабжен датчиком угла поворота, вторым регистром памяти, счетчиком
импульсов, дешифратором, блоком вычислений, цифровым индикатором и элементом «ИЛИ», выходом
подключенным ко входу первого индикатора, выход датчика угла подключен к счетному входу счетчика
импульсов, выходами соединенного со входами дешифратора, информационные выходы аналогоцифрового преобразователя соединены с соответствующими информационными входами первого и второго
регистров памяти, информационными выходами подключенных к соответствующим информационным
входам блока вычислений, информационными выходами подключенного ко входам цифрового индикатора,
первый выход дешифратора подключен ко входу «Запись» первого регистра памяти, второй выход
дешифратора подключен ко входу «Запись» второго регистра памяти, нулевой и первый выходы
дешифратора подключены ко входам элемента «ИЛИ», второй выход дишифратора подключен ко входу
«Вычисление» блока вычислений и входу второго элемента индикации, а установочные входы регистров
памяти и счетчика импульсов через кнопку управления подключены к шине «Напряжение логической
единицы».
РИСУНКИ
126

127.

127

128.

128

129.

129

130.

130

131.

131

132.

132

133.

133

134.

134

135.

135

136.

ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ165 076
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
СЛУЖБА
ПО
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ (13)
СОБСТВЕННОСТИ
165 076
U1
(51) МПК
E04H
9/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус:
прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее
изменение статуса: 07.06.2017)
(21)(22) Заявка: 2016102130/03,
22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока
действия патента:
22.01.2016
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл.
№ 28
136

137.

Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург,
Коваленко Александр Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ 165 076
(57) Реферат:
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических
воздействий за счет использования фрикцион но податливых соединений. Опора
состоит из корпуса в котором выполнено вертикальное отверстие охватывающее
цилиндрическую поверхность щтока. В корпусе, перпендикулярно вертикальной оси,
выполнены отверстия в которых установлен запирающий калиброванный болт.
Вдоль оси корпуса выполнены два паза шириной <Z> и длиной <I> которая
превышает длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза, выполненного в
штоке. Ширина паза в штоке соответствует диаметру калиброванного болта. Для
сборки опоры шток сопрягают с отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с
поперечными отверстиями корпуса и соединяют болтом, после чего одевают гайку и
затягивают до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки приводит к
уменьшению зазора<Z>корпуса, увеличению сил трения в сопряжении корпус-шток и
к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии. 4 ил.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений,
объектов и оборудования от сейсмических воздействий за счет использования
фрикционно податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты
объектов от динамических воздействий. Известно, например Болтовое соединение
плоских деталей встык по Патенту RU 1174616, F15B 5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах,
накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые пропущены
болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых
горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не
преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание
листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей
шероховатостью. Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края
овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как все болты
соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает
137

138.

работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и
среза болтов. Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по
направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство
для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий по
Патенту TW 201400676 (A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction
damping device, E04B 1/98, F16F 15/10. Устройство содержит базовое основание,
поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько
внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования
создается между пластинами и наружными поверхностями сегментов.
Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят
запирающие элементы - болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг
относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через блок
поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном
положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает
ветровые нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих
расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего начального положения,
при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность
расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение
количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие
корпуса - цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая
выполнена из двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней
- штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с
возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием
запорного элемента. В корпусе выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с
цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия (перпендикулярные к
центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в
корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые
обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении. В
теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует
диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному
перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении шток138

139.

отверстие корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации
корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние
«запирания» с возможностью перемещения только под сейсмической нагрузкой.
Длина пазов корпуса превышает расстояние от торца корпуса до нижней точки паза в
штоке. Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг. 1
изображен разрез А-А (фиг. 2); на фиг. 2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг. 1); на
фиг. 3 изображен разрез В-В (фиг. 1); на фиг. 4 изображен выносной элемент 1 (фиг. 2)
в увеличенном масштабе.
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное
отверстие диаметром «D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2
например по подвижной посадке H7/f7. В стенке корпуса перпендикулярно его оси,
выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент - калиброванный
болт 3. Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и
длиной «I». В теле штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h»
(допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного болта,
проходящего через этот паз. При этом длина пазов «I» всегда больше рассто яния от
торца корпуса до нижней точки паза «Н». В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с
отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2 выполнен
фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том,
что шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока
совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом
3, с шайбами 4, с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя
шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует
с поверхностью болта (высота опоры максимальна). После этого гайку 5 затягивают
тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта)
приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в
свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в
сопряжении отверстие корпуса - цилиндр штока. Величина усилия трения в
сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и для
каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости
поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При
воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпусшток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без
разрушения конструкции.
Формула полезной модели
139

140.

Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел,
закрепленный запорным элементом, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено
центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью
штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде
калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через
вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный гайкой с заданным
усилием, кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено два
открытых паза, длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки
паза штока.
140

141.

141

142.

142

143.

(19)
2 148805 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(11)
2 148 805
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
G01L 5/24 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 19.09.2011)
Пошлина:учтена за 3 год с 27.11.1999 по 26.11.2000
143

144.

(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна
(RU),
Миролюбов Юрий
Павлович (RU)
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.1997
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Княжев
А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.:
Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A, 30.01.83. EP
0170068 A'', 05.02.86.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
(72) Автор(ы):
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
Кондратов В.В.(RU),
Хусид Р.Г.(RU),
Миролюбов Ю.П.(RU)
(73) Патентообладатель(и):
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна
(RU),
Миролюбов Юрий
Павлович (RU)
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРУЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и другим областям строительства и эксплуатации
металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов. В эксплуатируемом соединении производят
затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения. Предварительно ослабляют
ее затягивание. Замеряют при затягивании значение момента закручивания гайки в области упругих деформаций.
Определяют приращение момента закручивания. Приращение усилия натяжения болта определяют по рассчетной
формуле. Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента
закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр. Технический результат
заключается в возможности проведения испытаний в конкретных условиях эксплуатации соединений для
повышения точности результатов испытаний.
Изобретение относится к технике измерения коэффициента закручивания резьбового соединения,
преимущественно высокопрочных болтов, и может быть использовано в мостостроении и других отраслях
строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
При проверке величины натяжения N болтов, преимущественно высокопрочных, как на стадии приемки
выполненных работ (Инструкция по технологии устройства соединений на высокопрочных болтах в стальных
144

145.

конструкциях мостов. ВСН 163-69. М. , 1970, с. 10-18. МПС СССР, Минтрансстрой СССР), так и в период
обследования конструкций (строительные нормы и правила СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила
обследований и испытаний. - М., Стройиздат, 1987, с. 25-27), используют динамометрические ключи. Этими
ключами измеряют момент закручивания Mз, которым затянуты гайки.
Основой этой методики измерений является исходная формула (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в
конструкциях мостов. М.,Транспорт, 1971, с. 60-64):
Mз = Ndk,
где d - номинальный диаметр болта;
k - коэффициент закручивания, зависящий от условий трения в резьбе и под опорой гайки.
Измеряя тем или иным способом прикладываемый к гайке момент закручивания, рассчитывают при известном
коэффициенте закручивания усилие натяжения болта N.
Очевидно, что при достаточной точности регистрации моментов точность данной методики зависит от того, в
какой мере действительные коэффициенты закручивания k соответствуют расчетным величинам.
Методика обеспечивает необходимую точность проверки величины натяжения болтов, как правило, лишь на
стадии приемки выполненных работ, поскольку предусматриваемая технологией постановки болтов стабилизация
коэффициента k кратковременна.
Значения k для болтов, находящихся в эксплуатируемых конструкциях, может изменяться в широких пределах,
что вносит существенную неточность в результаты измерений. По данным Чеснокова А.С. и Княжева А.Ф.
("Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах". М., Стройиздат, 1974, табл. 17, с. 73) коэффициент
закручивания зависит от качества смазки резьбы и может изменяться в пределах 0,12-0,264. Таким образом
измеренные усилия в болтах с помощью динамометрических ключей могут отличаться от фактических значений
более чем в 2 раза.
Известен более прогрессивный способ непосредственного измерения усилий в болтах, где величина
коэффициента k не оказывает влияния на результаты измерений. Способ реализован с помощью устройства (А.св.
N 1139984 (СССР). Устройство для контроля усилий затяжки резьбовых соединений (Бокатов В.И., Вишневский
И.И., Рабер Л.М., Голиков С.П. - Заявл. 08.12.83, N 3670879), опыт применения которого выявил его надежную
работу в случае сравнительно непродолжительного (до пяти лет) срока эксплуатации конструкций. При более
длительном сроке эксплуатации срабатывание предусмотренных конструкцией устройства пружин происходит
недостаточно четко, поскольку с течением времени неподвижный контакт резьбовой пары приводит к
увеличению коэффициента трения покоя. Этот коэффициент иногда достигает таких величин, что величина
момента сил трения в резьбе превосходит величину крутящего момента, создаваемого преднапряженными
пружинами. Естественно в этих условиях пружины срабатывать не могут.
Существенно ограничивает применение устройства необходимость свободно выступающей над гайкой резьбы
болта не менее, чем на 20 мм. Наличие таких болтов в узлах и прикреплениях должно специально
предусматриваться.
В целом независимо от способа измерения усилий в болтах, в случае выявления недостаточного их натяжения
необходимо назначить величину момента закручивания для подтяжки болтов. Для назначения этого момента
необходимы знания фактического значения коэффициента закручивания k.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является способ измерения
коэффициента закручивания болтов с учетом влияния времени, аналогичному влиянию качества изготовления
145

146.

болтов (Чесноков А. С. , Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.,
Стройиздат, 1974, с. 73, последний абзац).
Способ состоит в раскручивании гайки и извлечении болта из конструкции, определении коэффициента ki в
лабораторных условиях (см. тот же источник, с. 74-77) путем одновременного обеспечения и контроля заданного
усилия N и прикладываемого к гайке момента M.
Очевидно, что столь трудоемкий способ не может быть широко использован, поскольку для статистической
оценки необходимо произвести испытания нескольких десятков или даже сотен болтов. Кроме того, при
извлечении болта из конструкции резьбу гайки прогоняют по окрашенной или загрязненной резьбе болта, а
испытания в лабораторных условиях производят, как правило, не на том участке резьбы, на котором болт быть
сопряжен с гайкой в пакете. Все это ставит под сомнение достоверность результата испытаний.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание
гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения, произведя предварительно для этого
ослабление ее затягивания. Затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота в области упругих
деформаций производят с замером значения момента закручивания гайки и определяют приращение момента
закручивания. При этом приращение усилия натяжения болта определяют по формуле
ΔN = Ai/A22•ai/a22•α
/60o(170-0,96δ), кH, (1)
где A, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
o
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента
закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр.
Такой способ позволяет в отличие от прототипа проводить испытания болтов в эксплуатируемом соединении и
повысить точность определения величины коэффициента закручивания за счет исключения необходимости
прогона резьбы гайки по окрашенной или загрязненной резьбе болта. Кроме того, в отличие от прототипа
испытания проводят на том же участке резьбы, на котором болт сопряжен с гайкой постоянно. Способ
осуществляется следующим образом:
- с помощью динамометрического ключа измеряют момент закручивания гайки испытуемого болта - Mз;
- производят ослабление затягивания гайки испытуемого болта до момента (0,1 . . . 0,2) Mз и измеряют
фактическую величину этого момента (исходное положение) - Mн;
- наносят, например, мелом, метки на двух точках гайки и соответственно на пакете. Угол между метками
соответствует заданному углу поворота гайки; как правило, этот угол составляет 60o.
146

147.

- поворачивают гайку на заданный угол αo и измеряют величину момента закручивания гайки по достижении
этого угла - Mк.
- вычисляют приращение момента закручивания
ΔM = Mк-Mн, Hм;
- определяют соответствующее повороту гайки на угол αo приращение усилия натяжения болта ΔN по
эмпирической формуле (1);
- производят вычисление коэффициента закручивания k болта диаметром d:
k = ΔM/ΔNd.
Формула для определения ΔN получена в результате анализа специально проведенных экспериментов, состоящих
в исследовании влияния толщины пакета и уточнении влияния толщины и количества деталей, составляющих
пакет эксплуатируемого соединения, на стабильность приращения усилия натяжения болтов при повороте гайки
на угол 60o от исходного положения.
Поворот гайки на 60o соответствует середине области упругих деформаций болта (Вейнблат Б.М. Высокопрочные
болты в конструкциях мостов - М., Транспорт, 1974, с. 65-68). В пределах этой области, равному приращению
угла поворота гайки, соответствует равное приращение усилий натяжения болта. Величина этого приращения в
плотно стянутом болтами пакете, при постоянном диаметре болта зависит от толщины этого пакета.
Следовательно, поворот гайки на определенный угол в области упругих деформаций идентичен созданию в болте
заданного натяжения. Этот эффект явился основой предложенного способа определения коэффициента
закручивания.
Угол поворота гайки 60o технологически удобен, поскольку он соответствует перемещению гайки на одну грань.
Погрешность системы определения коэффициента закручивания, характеризуемая как погрешностью выполнения
отдельных операций, так и погрешностью регистрации требуемых параметров, составляет около ± 8% (см. Акт
испытаний).
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента закручивания резьбовых соединений дает
возможность проводить испытания в конкретных условиях эксплуатации соединений, что повышает точность
полученных результатов испытаний.
Полученные с помощью предложенного способа значения коэффициента закручивания могут быть использованы
как при определении усилий натяжения болтов в период обследования конструкций, так при назначении
величины момента для подтяжки болтов, в которых по результатам обследования выявлено недостаточное
натяжение.
Эффект состоит в повышении эксплуатационной надежности конструкций различного назначения.
Формула изобретения
Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения, заключающийся в измерении
параметров затяжки соединения, по которым вычисляют коэффициент закручивания, отличающийся тем, что в
эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного
положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания, с замером значения момента
закручивания гайки в области упругих деформаций и определяют приращение момента закручивания, при этом
приращение усилия натяжения болта определяют по формуле
где Ai, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
147

148.

ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм,
а коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента
закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр.
(19)
2413098 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(11)
2 413 098
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
F16B 31/02 (2006.01)
G01N 3/00 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.08.2017)
Пошлина:учтена за 7 год с 20.11.2015 по 19.11.2016
(21)(22) Заявка: 2009142477/11, 19.11.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.11.2009
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 19.11.2009
(45) Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1753341 A1, 07.08.1992. SU 1735631 A1,
23.05.1992. JP 2008151330 A, 03.07.2008. WO
2006028177 A1, 16.03.2006.
(72) Автор(ы):
Кунин Симон Соломонович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ
ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВЕННОИНЖИНИРИНГОВАЯ ФИРМА "ПАРТНЁР" (RU)
Адрес для переписки:
148

149.

197374, Санкт-Петербург, ул. Беговая, 5, корп.2,
кв.229, М.И. Лифсону
(54) СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ С
ВЫСОКОПРОЧНЫМИ БОЛТАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с
высокопрочными болтами. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения
металлоконструкций с высокопрочными болтами включает приготовление образца-свидетеля, содержащего
элемент металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых, предварительно
обработанные по проектной технологии, соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении
усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции устройство для определения усилия
сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на накладку до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем
сравнивают его с нормативной величиной показателя сравнения, далее в зависимости от величины отклонения
осуществляют коррекцию технологии монтажа. В качестве показателя сравнения используют проектное значение
усилия натяжения высокопрочного болта. Определение усилия сдвига на образце-свидетеле осуществляют
устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде
рычага, установленного на валу с возможностью соединения его с неподвижной частью устройства, и имеющего
отверстие под нагрузочный болт, а между выступом рычага и тестовой накладкой помещают
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала. В результате повышается надежность
соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с
высокопрочными болтами, но может быть использовано для определения фактического напряженнодеформированного состояния болтовых соединений в различных конструкциях, в частности стальных мостовых
конструкциях, как находящихся в эксплуатации, так и при подготовке отдельных узлов к монтажу.
Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки (неразъемные), а также с помощью
болтовых фрикционных соединений, в которых передача усилия обжатия соединяемых элементов
высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям усилием обжатия
болтов до 22 т и выше.
Расчетное предельное состояние фрикционного соединения характеризуется наступлением общего сдвига по
среднему ряду болтов. Сдвигающее усилие, отнесенное к одному высокопрочному болту и одной плоскости
трения, определяют по формуле:
149

150.

где k - обобщенный коэффициент однородности, включающий также коэффициент
работы мостов m1=0,9; m2 - коэффициент условий работы соединения; Рн - нормативное усилие натяжения болта;
fн - нормативный коэффициент трения.
В настоящее время основным нормативными показателями несущей способности фрикционных соединений с
высокопрочными болтами, которые отражаются в проектной документации, являются усилие натяжения болта и
нормативный коэффициент трения, с учетом условий работы фрикционного соединения. Нормативное усилие
натяжения болтов назначается с учетом механических характеристик материала и его определяют по формуле:
, где Р - усилие натяжения болта (кН); М - крутящий момент, приложенный к гайке для
натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); d - диаметр болта (мм); k - коэффициент, который
должен быть в пределах 0,17-0,22 при коэффициенте трения (f≥0,55).
Как на стадии сборки соединений, так и в случае проведения ремонтных работ с разборкой ранее выполненных
соединений важными являются вопросы оценки коэффициентов трения по соприкасающимся поверхностям
соединяемых элементов. Этот вопрос приобретает особую актуальность в случае сочетания металлических
поверхностей, находящихся в эксплуатации с новыми элементами, а также для оценки возможности повторного
использования высокопрочных болтов. В качестве нормативного коэффициента трения принимается
среднестатистическое значение, определенное по возможно большему объему экспериментального материала
раздельно для различных методов подготовки контактных поверхностей.
Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость
контактных соединений выполняется при коэффициенте трения поверхностей f≥0,55. Это значение можно
принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному значению Ктр. для
монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно перед сборкой абразивноструйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5 и шероховатостью Rz≥40 мкм. Сдвигающие усилия
определяют обычно по показаниям испытательного пресса, а обжимающие - по суммарному усилию натяжения
болтов. Отклонение усилия натяжения и возможные их изменения при эксплуатации могут приводить к тем или
иным неточностям в определении коэффициентов трения.
Частично, указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и обеспечения
требуемой величины f≥0,55 решена применением разработанного НПЦ Мостов съемного покрытия «Контакт»
(патент РФ №2344149 на изобретение «Антикоррозионное покрытие и способ его нанесения», которое
обеспечивает временную защиту от коррозии отдробеструенных в условиях завода колотой стальной дробью
контактных поверхностей мостовых пролетных конструкций на период их транспортировки и хранения в течение
1-1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте). Непосредственно перед монтажом покрытие
«Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко снимается «чулком» с контактных поверхностей, после
чего сборка конструкций может производиться без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.
Однако в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с пролетными
строениями осуществляется с помощью захватов, фиксируемых в отверстиях контактных поверхностей,
временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На строительном объекте
приходится производить повторную абразивно-струйную обработку присоединительных поверхностей, т.к. они
после длительной эксплуатации на открытом воздухе обильно покрыты продуктами ржавления. Выполнение
дополнительной очистки значительно увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях
открытой атмосферы и удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые
показатели очистки металла труднодостижимы, что, в конечном счете, вызывает снижение фрикционных
показателей, соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а следовательно, приводят к
снижению качества монтажных работ.
150

151.

Эксплуатация мостовых конструкций, срок службы которых составляет 80-100 лет, подразумевает постоянное
воздействие на контактные соединения климатических факторов, соответствующих в пределах Российской
Федерации умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых нагрузок от транспорта,
движущегося по мостам, поэтому со временем требуется замена узлов металлоконструкции. Более того, в
настоящее время обработка металлических поверхностей металлоконструкций осуществляется в заводских
условиях, и при поставке их указываются сведения об условиях обработки поверхности, усилие натяжения
высокопрочных болтов и т.п.
Однако момент поставки и монтаж металлоконструкции может разделять большой временной период, поэтому
возникает необходимость проверки фактической надежности работы фрикционного соединения с
высокопрочными болтами перед монтажом, для обеспечения надежности при их эксплуатации, причем
возможность проверки предусмотрена условиями поставки посредством приложения тестовых пластин
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы в целом свидетельствует о необходимости
совершенствования диагностической и инструментальной базы, способствующей повышению эффективности
реновационных и ремонтных работ конструкций различного назначения.
Качество фрикционных соединений на высокопрочных болтах, в конечном итоге, характеризуется отсутствием
сдвигов соединяемых элементов при восприятии внешней нагрузки как на срез, так и растяжение. Сопротивление
сдвигу во фрикционных соединениях можно определять по формуле:
где
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Yb - коэффициент условий работы соединения,
зависящий от количества (n) болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия; Abn - площадь поперечного
сечения болта; f - коэффициент трения по соприкасающимся поверхностям соединенных элементов; Yh коэффициент надежности, зависящий от способа натяжения болтов, коэффициента трения f, разницы между
диаметрами отверстий и болтов, характера действующей нагрузки (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных
болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.8-10).
Известен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения (патент РФ №2148805, G01L
5/24, опубл. 10.05.2000 г.), заключающийся в отношении измеряемого момента закручивания гайки к
произведению определяемого усилия натяжения болта на его диаметр. Измерения проводят без извлечения болта
из конструкций, путем затягивания гайки на контролируемую величину угла ее поворота от исходного положения
с замером значения момента закручивания в области упругих деформаций и определения приращения момента
затяжки. Приращение усилия натяжения болта определяют по формуле (4):
где
А, А22 - площади поперечного сечения, мм2; a, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм2; αi
- угол поворота гайки от исходного положения; σ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом,
мм.
Следует отметить, что измерение значения момента закручивания гайки производятся с неизвестными
коэффициентами трения контактных поверхностей и коэффициентом закручивания, т.к. затягивание гайки на
заданную величину поворота (α=60°) от исходного положения производят после предварительного ее ослабления,
поэтому он может отличаться от расчетного (нормативного), что не позволяет определить фактические значения
151

152.

усилий в болтах как при затяжке, так и при эксплуатационных нагрузках. Невозможность точной оценки усилий
приводит к необходимости выбора болтов и их количества на основании так называемого расчета в запас.
В процессе патентного поиска выявлено много устройств, реализующих измерение усилия сдвига (силы трения
покоя), например (патенты РФ №2116614, 2155942 и др.). В них усилие в момент сдвига фиксируется с помощью
электрического сигнала или заранее оттарированной шкалы динамометрического ключа, но точность измерения и
область возможного применения их ограничена, т.к. не позволяет реализовать как при сборочном монтаже
металлоконструкций, так и в процессе их эксплуатации с целью проведения восстановительного ремонта.
Известен способ определения деформации болтового соединения, который заключается в том, что две пластины 1
и 2 устанавливают на накладке 3, скрепляют пластины 1 и 2 с накладкой 3 болтами 4 и 5, расположенными на
одной оси, к пластинам 1 и 2 прикладывают усилие нагружения и определяют величину смещения между ними. О
деформации судят по отношению между величиной смещения между пластинами 1 и 2 и приращением усилия
нагружения, при этом величину смещения определяют между пластинами 1 и 2 вдоль оси, на которой
расположены болты 4 и 5 (Патент №1753341, опубл. 07.08. 1992 г.). На практике этого может и не быть, если
болты, например, расположены несимметрично по отношению к направлению действия продольной силы N, в
силу чего часть контактных площадей будет напряжена интенсивнее других. Поэтому сдвиг в них может
произойти раньше, чем в менее напряженных. В итоге, это может привести к более раннему разрушению всего
соединения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ определения несущей
способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных
болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.35-36). Сущность способа заключается в определении
усилия сдвига посредством образцов-свидетелей, который заключается в том, что образцы изготавливают из
стали, применяемых и собираемых конструкциях. Контактные поверхности обрабатывают по технологии,
принятой в проекте конструкций. Образец состоит из основного элемента и двух накладок, скрепленных
высокопрочным болтом с шайбами и гайкой. Сдвигающие или растягивающие усилия испытательной машины
определяют по показаниям прибора. Затем определяют коэффициент трения, который сравнивают с нормативным
значением и в зависимости от величины отклонения осуществляют меры по повышению надежности работы
металлоконструкции, в основном, путем повышения коэффициента трения.
К недостаткам способа относится то, что отклонение усилий натяжения и возможные их изменения в процессе
нагружения образцов могут приводить к тем или иным неточностям в определении коэффициента трения, т.к.
коэффициент трения может меняться и по другим причинам как климатического, так и эксплуатационного
характера. Кроме того, неизвестно при каком коэффициенте «k» определялось расчетное усилие натяжения
болтов, поэтому фактическое усилие сдвига нельзя с достаточной точностью коррелировать с усилием натяжения.
Следует отметить, что в качестве сдвигающего устройства применяются специальные средства (пресса,
испытательные машины), которых на объекте монтажа или сборки металлоконструкции может не быть, поэтому
желательно применить более точное и надежное устройство для определения усилия сдвига.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа обеспечения несущей
способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами, устраняющего недостатки, присущие
прототипу и позволяющие повысить надежность монтажа и эксплуатации металлоконструкций с
высокопрочными болтами.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ обеспечения несущей способности
фрикционного соединения с высокопрочными болтами, включающий приготовление образца-свидетеля,
содержащего основной элемент металлоконструкции и накладку, контактирующие поверхности которых
предварительно обработаны по проектной технологии, соединяют их высокопрочным болтом и гайкой при
152

153.

проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают устройство для определения усилия сдвига и
постепенно увеличивают нагрузку на накладку до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем
сравнивают его с нормативной величиной показателя сравнения, в зависимости от величины отклонения
осуществляют необходимые действия, внесены изменения, а именно:
- в качестве показателя сравнения используют расчетное усилие натяжения, высокопрочного болта, полученное
при заданном (проектном) значении величины k;
- в качестве устройства для определения усилия сдвига на образце-свидетеле используют устройство,
защищенное патентом РФ №88082 на полезную модель, обладающее рядом преимуществ и обеспечивающее
достоверность и точность измерения усилия сдвига.
В зависимости от отклонения отношения между усилием сдвига и усилием натяжения высокопрочного болта от
оптимального значения, для обеспечения надежности работы фрикционного соединения металлоконструкции при
монтаже ее изменяют натяжение болта и/или проводят дополнительную обработку контактирующих
поверхностей.
В качестве показателя сравнения выбрано усилие натяжения болта, т.к. в процессе проведенных исследований
установлено, что оптимальным отношением усилия сдвига к усилию натяжения болта равно 0,56-0,60.
Учитывая то, что при проектировании предусмотрена возможность увеличения усилия закручивания
высокопрочных болтов на 10-20%, то это действие позволяет увеличить сопротивление сдвигу, если отношение
усилия сдвига к усилию натяжения болта отличается от оптимального в пределах 0,50-0,54. Если же это
отношение меньше 0,5, то кроме увеличения усилия натяжения высокопрочного болта необходимо проведение
дополнительной обработки контактирующих поверхностей, т.к. при значительном увеличении момента
закручивания можно сорвать резьбу, поэтому увеличивают коэффициент трения. Если же величина отношения
усилия сдвига к усилию натяжения более 0,60, это означает, что усилие натяжения превышает нормативную
величину, и для надежности металлоконструкции натяжение можно ослабить, чтобы не сорвать резьбу.
Использование вышеуказанного устройства для определения усилия сдвига обусловлено тем, что оно является
переносным и обладает рядом преимуществ перед известными устройствами. Оно содержит неподвижную и
сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, имеющего отверстие под
нагрузочный болт, оснащенный силоизмерительным устройством, причем неподвижная деталь выполнена из
двух стоек, торцевые поверхности которых скреплены фигурной планкой, каждая из стоек снабжена отверстиями
под болтовое соединение для крепления к металлоконструкции, а также отверстием для вала, на котором
закреплен рычаг, с возможностью соединения его с фигурной планкой, а между выступом рычага и сдвигаемой
деталью металлоконструкции установлен самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного
материала. В качестве силоизмерительного устройства используется динамометрический ключ с предварительно
оттарированной шкалой для фиксации момента затяжки.
Ниже приводится реализация предлагаемого способа обеспечения несущей способности металлоконструкции на
примере мостового пролета.
На чертеже приведена основная часть устройства и образец-свидетель.
Устройство состоит: из корпуса 1, рычага 2, насаженного на вал 3, динамометричесого ключа 4, снабженного
шкалой 5 и накидной головкой 6, болтовое соединение, состоящее из болта 7 и гайки 8, плавающий сухарик 9,
выполненный из закаленной стали, образец-свидетель состоит из металлической накладки 10, пластины 11
обследуемой металлоконструкции, соединенные между собой высокопрочным болтовым соединением 12, а также
153

154.

болтовое соединение 13, предназначенное для крепление корпуса измерительного устройства к неподвижной
металлической пластине 11.
Способ реализуется в следующей последовательности. Собирается образец-свидетель путем соединения тестовой
накладки 10 с пластиной металлоконструкции 11, если производится ремонт на обследуемом объекте, причем
контактирующая поверхность пластины обрабатывается дробепескоструйным способом, чтобы обеспечить
нормативный коэффициент трения f>0,55 или, если же осуществляется заводская поставка перед монтажом, то
берут две тестовых накладки, контактирующие поверхности которых уже обработаны в заводских условиях.
Соединение пластин 10, 11 осуществляют высокопрочным болтом и гайкой с применением шайб. Усилие
натяжения высокопрочного болта должна соответствовать проектной величине. Расчетный момент закручивания
определяют по формуле 2. Затем на неподвижную пластину 11 устанавливают устройство для определения
усилия сдвига путем закрепления корпуса 1, болтовым соединением 12 (болт, гайка, шайбы) таким образом,
чтобы сухарик 9 соприкасался с накладкой 10 и рычагом 2, размещенным на валу 3. Далее, динамометрический
ключ 4, снабженный оттарированной шкалой 5, посредством сменной головки 6 надевается на болт 7. Устройство
готово к работе.
Вращением динамометрического ключа 4 осуществляют нагрузку на болт 7. Усилие натяжения болта через рычаг
5 передается на сухарик 9, который воздействует на сдвигаемую деталь 10 (тестовая пластина). Момент
закручивания болта 7 фиксируется на шкале 5 динамометрического ключа 4. В момент сдвига детали 10
фиксируют полученную величину. Это усилие и является усилием сдвига (силой трения покоя). Сравнивают
полученную величину момента сдвига (Мсд) с расчетной величиной - моментом закручивания болта (Мр). В
зависимости от величины Мсд/Мз производят действия по обеспечению надежности монтажа конкретной
металлоконструкции, а именно:
- при отношении Мсд/Мз=0,54-0,60, т.е. соответствует или близко к оптимальному значению, корректировку в
технологию монтажа не вносят;
- при отношении Мсд/Мз=0,50-0,53, то при монтаже металлоконструкции увеличивают усилие натяжения
высокопрочного болтов примерно на 10-15%;
- при отношении Мсд/Мз<0,50 необходимо кроме увеличения усилия натяжения высокопрочных болтов при
монтаже металлоконструкции дополнительно обработать контактирующие поверхности поставленных заводом
деталей металлоконструкции дробепескоструйным методом.
При отношении Мсд/Мз>0,60, целесообразно уменьшить усилие натяжения болта, т.к. возможно преждевременная
порча резьбы из-за перегрузки.
Все эти действия позволят повысить надежность эксплуатации смонтированной металлоконструкции.
Преимуществом предложенного способа обеспечения несущей способности металлоконструкций заключается в
его универсальности, т.к. его можно использовать для любых болтовых соединений на высокопрочных болтах
независимо от сложности конструкции, диаметров крепежных болтов и методов обработки соприкасающихся
поверхностей, причем т.к. измерение усилия сдвига на обследуемой конструкции и образце производятся
устройством при сопоставимых условиях, оценка несущей способности является наиболее достоверной.
В настоящее время предлагаемый способ прошел испытания на нескольких строительных площадках и выданы
рекомендации к его применению в отрасли.
Формула изобретения
154

155.

1. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными
болтами, включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент металлоконструкции и тестовую
накладку, контактирующие поверхности которых предварительно обработаны по проектной технологии,
соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на
элемент металлоконструкции устройство для определения усилия сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на
накладку до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной величиной
показателя сравнения, далее, в зависимости от величины отклонения, осуществляют коррекцию технологии
монтажа, отличающийся тем, что в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия
натяжения высокопрочного болта, а определение усилия сдвига на образце-свидетеле осуществляют устройством,
содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага,
установленного на валу с возможностью соединения его с неподвижной частью устройства и имеющего
отверстие под нагрузочный болт, а между выступом рычага и тестовой накладкой помещают
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения
высокопрочного болта в диапазоне 0,54-0,60 корректировку технологии монтажа не производят, при отношении в
диапазоне 0,50-0,53 при монтаже увеличивают натяжение болта, а при отношении менее 0,50, кроме увеличения
усилия натяжения, дополнительно проводят обработку контактирующих поверхностей металлоконструкции.
СТП 006-97 Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных
конструкциях мостов
Определение коэффициента трения между контактными поверхностями
соединяемых элементов
Л. 1 Несущая способность соединений на высокопрочных болтах оценивается
испытанием на сдвиг при сжатии дву хсрезны х одн оболтовы х образцов.
Отбор образцов выполняется в соответствии с пунктом 8.12.
Л. 2 Образцы изготовляют из стали, применяемой в конструкции
возводимого сооружения (рис. Л.1).
Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии:
155

156.

1 - основной элемент; 2 - накладка; 3 - высокопрочный болт с шайбами и
гайкой (в скобках размеры при исполь зовании болтов М27 )
Пластины 1 и 2 вырезают газорезкой с припуском 2 - 3 мм по контуру, а
затем фрезеруют до проектных размеров в плане. Отверстия образуются
сверлением, заусенцы по кромкам и в отверстиях удаляю тся.
Пластины должны быть плоскими, не иметь грибовидности или выпуклости.
Л .3 Контактные поверхности пластин 1 и 2 обрабатываются по
технологии, принятой в проекте сооружения.
Используются высокопрочные болты, подготовленные к установке и
натяжению в монтажных соединениях конструкции. Натяжени е болта
осуществляется динамометрическими ключами, применяемыми на
строительстве при сборке соединений на высокопрочных болтах.
Пластины перед натяжением болта устанавливаются так, чтобы был
гарантирован зазор «над болтом» в отверстии пластины 7 .
После натяжения болта опорные торцы пластин 1 и 2 должны быть
параллельны, а торцы пластин 2 находиться на одном уровне.
Сведения о сборке образцов заносятся в протокол.
Образцы испытывают на сжатие на прессе развивающем усилие не менее 50
тс. Точность испытательной машины должна быть не ниже ±2 % .
Образец нагружается до момента сдвига средней пластины 1 о т
носительно пластин 2 и при этом фиксируется нагрузка Т, характеризующая
исчерпание несущей способности образца. Испытания рекомендуется
проводить с записью диаграммы сжатия образца. Для суждения о сдвиге
необходимо нанести риски на пластинах 1 и 2 .
Результаты испытания заносятся в протокол, г де отмечается дата
испытания, маркировка образца, нагрузка, соответствующая сдвигу (прик
ладывается диаграмма сжатия), и фамилии лиц, проводивших испытания.
Протокол со сведениями по отбору и испытанию образцов предъявляется
при приемке соединений.
Л .4 Несущая способность образца Т, полученная при испытании и расчетное
усилие Q bh , принятое в проекте сооружения, которое может быть
воспринято каждой п о верхностью трения соединяемых элеме нтов,
156

157.

стянутых одним высокопрочным болтом (одним болт оконт акт ом),
оценивается соотношением Qbh ≤ Т/ 2 в каждом из трех образцов.
В случае невыполнения указанного соотношения решение принимается
комиссионно с участием заказчика, проектной и научно-исследоват е льской
организаций.
F 16 L 23/02 F 16 L 51/00
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Реферат
Техническое решение относится к области строительства магистральных
трубопроводов и предназнечено для защиты шаровых кранов и
трубопровода от возможных вибрационных , сейсмических и взрывных
воздействий Конструкция фрикци -болт выполненный из латунной шпильки
с забитмы медным обожженным клином позволяет обеспечить надежный
и быстрый погашение сейсмической нагрузки при землетрясении,
вибрационных вождействий от железнодорожного и автомобильно
транспорта и взрыве .Конструкция фрикци -болт, состоит их латунной
шпильки , с забитым в пропиленный паз медного клина, которая жестко
крепится на фланцевом фрикционно- подвижном соединении (ФФПС) .
Кроме того между энергопоглощаюим клином вставляютмс свинффцовые
шайбы с двух сторо, а латунная шпилька вставлдяетт фв ФФПС с
медным ободдженным кгильзоц или втулкой ( на чертеже не показана) 1-4
ил.
Описание изобретения
трубопроводов
Антисейсмическое фланцевое соединение
Патент Великобритании № 1260143, кл. F 2 G, фиг. 2, 1972.
Бергер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М.,
«Машиностроение», 1966, с. 491. (54) (57) 1.
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
157

158.

Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты шаровых
кранов и трубопроводов от сейсмических воздействий за счет использования
фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционные соединения
для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например,
болтовое фланцевое соединение , патент RU №1425406, F16 L 23/02.
Соединение содержит металлические тарелки и прокладки. С увеличением
нагрузки происходит взаимное демпфирование колец -тарелок.
Взаимное смещение происходит до упора фланцевого фрикционно
подвижного соедиения (ФФПС), при импульсных растягивающих нагрузках
при многокаскадном демпфировании, корые работают упруго.
Недостатками известного решения являются: ограничение
демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль
овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за
разброса по трению. Известно также устройство для фрикционного
демпфирования и антисейсмических воздействий, патент SU 1145204, F 16
L 23/02 Антивибрационное фланцевое соединение трубопроводов
Устройство содержит базовое основание, нескольких сегментов -пружин и
несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы.
Сжатие пружин создает демпфирование
Таким образом получаем фрикционно -подвижное соединение на
пружинах, которые выдерживает сейсмические нагрузки но, при
возникновении динамических, импульсных растягивающих нагрузок,
взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в
сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом
сохраняет трубопровод без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и
дороговизна, из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся
поверхностей и надежность болтовых креплений с пружинами
158

159.

Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции,
уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного или
нескольких сопряжений в виде фрикци -болта , а также повышение
точности расчета при использования фрикци- болтовых демпфирующих
податливых креплений для шаровых кранов и трубопровода.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что с помощью
подвижного фрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный
обожженный клин, с бронзовой втулкой (гильзой) и свинцовой шайбой ,
установленный с возможностью перемещения вдоль оси и с ограничением
перемещения за счет деформации трубопровода под действием запорного
элемента в виде стопорного фрикци-болта с пропиленным пазом в стальной
шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
Фрикционно- подвижные соединения состоят из демпферов сухого трения
с использованием латунной втулки или свинцовых шайб) поглотителями
сейсмической и взрывной энергии за счет сухого трения, которые
обеспечивают смещение опорных частей фрикционных соединений на
расчетную величину при превышении горизонтальных сейсмических нагрузок
от сейсмических воздействий или величин, определяемых расчетом на
основные сочетания расчетных нагрузок, сама опора при этом начет
раскачиваться за счет выхода обожженных медных клиньев, которые
предварительно забиты в пропиленный паз стальной шпильки.
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с
помощью которого, поглощается взрывная, ветровая, сейсмическая,
вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные
растягивающие нагрузки при землетрясении и при взрывной, ударной
воздушной волне. Фрикци –болт повышает надежность работы
оборудования, сохраняет каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального
трубопровода, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет
использования протяжных фрикционных соединений, работающих на
растяжение на фрикци- болтах, установленных в длинные овальные
отверстия с контролируемым натяжением в протяжных соединениях
159

160.

согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП
16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к соединениям
трубчатых элементов
Цель изобретения расширение области использования соединения в
сейсмоопасных районах .
На чертеже показано предлагаемое соединение, общий вид.
Соединение состоит из фланцев 1 и 2,латунного фрикци -болтов 3, гаек 4,
кольцевого уплотнителя 5.
Фланцы выполнены с помощью латунной шпильки с пропиленным пазом
куж забивается медный обожженный клин и снабжен энергопоглощением .
Антисейсмический виброизоляторы выполнены в виде латунного фрикци болта с пропиленныым пазом , кужа забиваенься стопорный обожженный
медный, установленных на стержнях фрикци- болтов Медный
обожженный клин может быть также установлен с двух сторон крана
шарового
Болты снабжены амортизирующими шайбами из свинца: расположенными
в отверстиях фланцев.
Однако устройство в равной степени работоспособно, если
антисейсмическим или виброизолирующим является медный обожженный
клин .
Гашение многокаскадного демпфирования или вибраций, действующих в
продольном направлении, осуществляется смянанием с энергопоглощением
забитого медного обожженного клина
Виброизоляция в поперечном направлении обеспечивается свинцовыми
шайбами , расположенными между цилиндрическими выступами . При этом
промежуток между выступами, должен быть больше амплитуды колебаний
вибрирующего трубчатого элемента, Для обеспечения более надежной
виброизоляции и сейсмозащиты шарового кран с трубопроводом в
160

161.

поперечном направлении, можно установить медный втулки или гильзы (
на чертеже не показаны), которые служат амортизирующие
дополнительными упругими элементы
Упругими элементами , одновременно повышают герметичность
соединения, может служить стальной трос ( на чертеже не показан) .
Устройство работает следующим образом.
В пропиленный паз латунно шпильки, плотно забивается медный
обожженный клин , который является амортизирующим элементом при
многокаскадном демпфировании .
Латунная шпилька с пропиленным пазом , располагается во фланцевом
соединени , выполненные из латунной шпильки с забиты с одинаковым
усилием медный обожженный клин , например латунная шпилька , по
названием фрикци-болт . Одновременно с уплотнением соединения оно
выполняет роль упругого элемента, воспринимающего вибрационные и
сейсмические нагрузки. Между выступами устанавливаются также
дополнительные упругие свинцовые шайбы , повышающие надежность
виброизоляции и герметичность соединения в условиях повышенных
вибронагрузок и сейсмонагрузки и давлений рабочей среды.
Затем монтируются подбиваются медный обожженные клинья с
одинаковым усилием , после чего производится стягивание соединения
гайками с контролируемым натяжением .
В процессе стягивания фланцы сдвигаются и сжимают медный
обожженный клин на строго определенную величину, обеспечивающую
рабочее состояние медного обожженного клина . свинцовые шайбы
применяются с одинаковой жесткостью с двух сторон .
Материалы медного обожженного клина и медных обожженных втулок
выбираются исходя из условия, чтобы их жесткость соответствовала
расчетной, обеспечивающей надежную сейсмомозащиту и виброизоляцию и
герметичность фланцевого соединения трубопровода и шаровых кранов.
Наличие дополнительных упругих свинцовых шайб ( на чертеже не показаны)
повышает герметичность соединения и надежность его работы в тяжелых
условиях вибронагрузок при моногкаскадном демпфировании
161

162.

Жесткость сейсмозащиты и виброизоляторов в виде латунного фрикци болта определяется исходя из, частоты вынужденных колебаний
вибрирующего трубчатого элемента с учетом частоты собственных
колебаний всего соединения по следующей формуле:
Виброизоляция и сейсмоизоляция обеспечивается при условии, если
коэффициент динамичности фрикци -болта будет меньше единицы.
Формула
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Антисейсмическое ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ,
содержащее крепежные элементы, подпружиненные и энергопоглощающие
со стороны одного из фланцев, амортизирующие в виде латунного фрикци болта с пропиленным пазом и забитым медным обожженным клином с
медной обожженной втулкой или гильзой , охватывающие крепежные
элементы и установленные в отверстиях фланцев, и уплотнительный
элемент, фрикци-болт , отличающееся тем, что, с целью расширения
области использования соединения, фланцы выполнены с помощью
энергопоглощающего фрикци -болта , с забитимы с одинаковм усилеи м
медым обожженм коллином расположенными во фоанцемом фрикционноподвижном соедиении (ФФПС) , уплотнительными элемент выполнен в виде
свинцовых тонких шайб , установленного между цилиндрическими
выступами фланцев, а крепежные элементы подпружинены также на
участке между фланцами, за счет протяжности соединения по линии
нагрузки .
2. Соединение по и. 1, отличающееся тем, что между медным обожженным
энергопоголощающим клином установлены тонкие свинцовые или
обожженные медные шайбы, а в латунную шпильку устанавливает медная
обожженная гильза или втулка .
162

163.

Фиг 1
Фиг 2
Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6
163

164.

Фиг 7
Фиг 8
Фиг 9
164

165.

165

166.

166

167.

167

168.

168

169.

169

170.

170

171.

171

172.

172

173.

При компьютерном моделировании в ПК SCAD использовалось изобретение СПОСОБ ЗАЩИТЫ
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ
ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ , патент № 2010 136 746
(19)
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(11)
173

174.

2010 136 746
(13)
A
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (51) МПК 2010 136 746
E04C 2/00 (2006.01)
(12) ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства:Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013)
(21)(22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2
Адрес для переписки:
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО
"Теплант"
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант"
(RU)
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Гусев Михаил Владимирович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ
ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения № 2010 136 746
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
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,
174

175.

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.
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».
2 148805 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19)
RU
(11)
2 148 805
(13)
C1
(51) МПК
G01L 5/24 (2000.01)
175

176.

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 19.09.2011)
Пошлина:учтена за 3 год с 27.11.1999 по 26.11.2000
(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна
(RU),
Миролюбов Юрий
Павлович (RU)
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.1997
(72) Автор(ы):
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Кондратов В.В.(RU),
Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. Хусид Р.Г.(RU),
Миролюбов Ю.П.(RU)
- М.: Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A,
30.01.83. EP 0170068 A'', 05.02.86.
(73) Патентообладатель(и):
Адрес для переписки:
Рабер Лев Матвеевич
(UA),
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна
(RU),
Миролюбов Юрий
Павлович (RU)
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРУЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО
СОЕДИНЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и другим областям строительства и эксплуатации
металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов. В эксплуатируемом соединении
производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения.
Предварительно ослабляют ее затягивание. Замеряют при затягивании значение момента закручивания
гайки в области упругих деформаций. Определяют приращение момента закручивания. Приращение
усилия натяжения болта определяют по рассчетной формуле. Коэффициент закручивания резьбового
соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению
приращения усилия натяжения болта на его диаметр. Технический результат заключается в
возможности проведения испытаний в конкретных условиях эксплуатации соединений для повышения
точности результатов испытаний.
Изобретение относится к технике измерения коэффициента закручивания резьбового соединения,
преимущественно высокопрочных болтов, и может быть использовано в мостостроении и других
176

177.

отраслях строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки
болтов.
При проверке величины натяжения N болтов, преимущественно высокопрочных, как на стадии приемки
выполненных работ (Инструкция по технологии устройства соединений на высокопрочных болтах в
стальных конструкциях мостов. ВСН 163-69. М. , 1970, с. 10-18. МПС СССР, Минтрансстрой СССР),
так и в период обследования конструкций (строительные нормы и правила СНиП 3.06.07-86. Мосты и
трубы. Правила обследований и испытаний. - М., Стройиздат, 1987, с. 25-27), используют
динамометрические ключи. Этими ключами измеряют момент закручивания Mз, которым затянуты
гайки.
Основой этой методики измерений является исходная формула (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в
конструкциях мостов. М.,Транспорт, 1971, с. 60-64):
Mз = Ndk,
где d - номинальный диаметр болта;
k - коэффициент закручивания, зависящий от условий трения в резьбе и под опорой гайки.
Измеряя тем или иным способом прикладываемый к гайке момент закручивания, рассчитывают при
известном коэффициенте закручивания усилие натяжения болта N.
Очевидно, что при достаточной точности регистрации моментов точность данной методики зависит от
того, в какой мере действительные коэффициенты закручивания k соответствуют расчетным величинам.
Методика обеспечивает необходимую точность проверки величины натяжения болтов, как правило,
лишь на стадии приемки выполненных работ, поскольку предусматриваемая технологией постановки
болтов стабилизация коэффициента k кратковременна.
Значения k для болтов, находящихся в эксплуатируемых конструкциях, может изменяться в широких
пределах, что вносит существенную неточность в результаты измерений. По данным Чеснокова А.С. и
Княжева А.Ф. ("Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах". М., Стройиздат, 1974, табл.
17, с. 73) коэффициент закручивания зависит от качества смазки резьбы и может изменяться в пределах
0,12-0,264. Таким образом измеренные усилия в болтах с помощью динамометрических ключей могут
отличаться от фактических значений более чем в 2 раза.
Известен более прогрессивный способ непосредственного измерения усилий в болтах, где величина
коэффициента k не оказывает влияния на результаты измерений. Способ реализован с помощью
устройства (А.св. N 1139984 (СССР). Устройство для контроля усилий затяжки резьбовых соединений
(Бокатов В.И., Вишневский И.И., Рабер Л.М., Голиков С.П. - Заявл. 08.12.83, N 3670879), опыт
применения которого выявил его надежную работу в случае сравнительно непродолжительного (до пяти
лет) срока эксплуатации конструкций. При более длительном сроке эксплуатации срабатывание
предусмотренных конструкцией устройства пружин происходит недостаточно четко, поскольку с
течением времени неподвижный контакт резьбовой пары приводит к увеличению коэффициента трения
покоя. Этот коэффициент иногда достигает таких величин, что величина момента сил трения в резьбе
превосходит величину крутящего момента, создаваемого преднапряженными пружинами. Естественно в
этих условиях пружины срабатывать не могут.
Существенно ограничивает применение устройства необходимость свободно выступающей над гайкой
резьбы болта не менее, чем на 20 мм. Наличие таких болтов в узлах и прикреплениях должно
специально предусматриваться.
177

178.

В целом независимо от способа измерения усилий в болтах, в случае выявления недостаточного их
натяжения необходимо назначить величину момента закручивания для подтяжки болтов. Для
назначения этого момента необходимы знания фактического значения коэффициента закручивания k.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является способ
измерения коэффициента закручивания болтов с учетом влияния времени, аналогичному влиянию
качества изготовления болтов (Чесноков А. С. , Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на
высокопрочных болтах. - М., Стройиздат, 1974, с. 73, последний абзац).
Способ состоит в раскручивании гайки и извлечении болта из конструкции, определении коэффициента
ki в лабораторных условиях (см. тот же источник, с. 74-77) путем одновременного обеспечения и
контроля заданного усилия N и прикладываемого к гайке момента M.
Очевидно, что столь трудоемкий способ не может быть широко использован, поскольку для
статистической оценки необходимо произвести испытания нескольких десятков или даже сотен болтов.
Кроме того, при извлечении болта из конструкции резьбу гайки прогоняют по окрашенной или
загрязненной резьбе болта, а испытания в лабораторных условиях производят, как правило, не на том
участке резьбы, на котором болт быть сопряжен с гайкой в пакете. Все это ставит под сомнение
достоверность результата испытаний.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в эксплуатируемом соединении производят
затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения, произведя
предварительно для этого ослабление ее затягивания. Затягивание гайки на заданную величину угла ее
поворота в области упругих деформаций производят с замером значения момента закручивания гайки и
определяют приращение момента закручивания. При этом приращение усилия натяжения болта
определяют по формуле
ΔN = Ai/A22•ai/a22•α
i
/60o(170-0,96δ), кH, (1)
где A, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
o
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента
закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр.
Такой способ позволяет в отличие от прототипа проводить испытания болтов в эксплуатируемом
соединении и повысить точность определения величины коэффициента закручивания за счет
исключения необходимости прогона резьбы гайки по окрашенной или загрязненной резьбе болта.
Кроме того, в отличие от прототипа испытания проводят на том же участке резьбы, на котором болт
сопряжен с гайкой постоянно. Способ осуществляется следующим образом:
- с помощью динамометрического ключа измеряют момент закручивания гайки испытуемого болта - Mз;
178

179.

- производят ослабление затягивания гайки испытуемого болта до момента (0,1 . . . 0,2) Mз и измеряют
фактическую величину этого момента (исходное положение) - Mн;
- наносят, например, мелом, метки на двух точках гайки и соответственно на пакете. Угол между
метками соответствует заданному углу поворота гайки; как правило, этот угол составляет 60 o.
- поворачивают гайку на заданный угол αo и измеряют величину момента закручивания гайки по
достижении этого угла - Mк.
- вычисляют приращение момента закручивания
ΔM = Mк-Mн, Hм;
- определяют соответствующее повороту гайки на угол αo приращение усилия натяжения болта ΔN по
эмпирической формуле (1);
- производят вычисление коэффициента закручивания k болта диаметром d:
k = ΔM/ΔNd.
Формула для определения ΔN получена в результате анализа специально проведенных экспериментов,
состоящих в исследовании влияния толщины пакета и уточнении влияния толщины и количества
деталей, составляющих пакет эксплуатируемого соединения, на стабильность приращения усилия
натяжения болтов при повороте гайки на угол 60o от исходного положения.
Поворот гайки на 60o соответствует середине области упругих деформаций болта (Вейнблат Б.М.
Высокопрочные болты в конструкциях мостов - М., Транспорт, 1974, с. 65-68). В пределах этой области,
равному приращению угла поворота гайки, соответствует равное приращение усилий натяжения болта.
Величина этого приращения в плотно стянутом болтами пакете, при постоянном диаметре болта зависит
от толщины этого пакета. Следовательно, поворот гайки на определенный угол в области упругих
деформаций идентичен созданию в болте заданного натяжения. Этот эффект явился основой
предложенного способа определения коэффициента закручивания.
Угол поворота гайки 60o технологически удобен, поскольку он соответствует перемещению гайки на
одну грань. Погрешность системы определения коэффициента закручивания, характеризуемая как
погрешностью выполнения отдельных операций, так и погрешностью регистрации требуемых
параметров, составляет около ± 8% (см. Акт испытаний).
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента закручивания резьбовых соединений
дает возможность проводить испытания в конкретных условиях эксплуатации соединений, что
повышает точность полученных результатов испытаний.
Полученные с помощью предложенного способа значения коэффициента закручивания могут быть
использованы как при определении усилий натяжения болтов в период обследования конструкций, так
при назначении величины момента для подтяжки болтов, в которых по результатам обследования
выявлено недостаточное натяжение.
Эффект состоит в повышении эксплуатационной надежности конструкций различного назначения.
Формула изобретения
Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения, заключающийся в измерении
параметров затяжки соединения, по которым вычисляют коэффициент закручивания, отличающийся
тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее
поворота от исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания, с
замером значения момента закручивания гайки в области упругих деформаций и определяют
приращение момента закручивания, при этом приращение усилия натяжения болта определяют по
формуле
179

180.

где Ai, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм,
а коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента
закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр.
2413098 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 413 098
(13)
C1
(51) МПК
F16B 31/02 (2006.01)
G01N 3/00 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.08.2017)
Пошлина:учтена за 7 год с 20.11.2015 по 19.11.2016
(21)(22) Заявка: 2009142477/11, 19.11.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.11.2009
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Кунин Симон Соломонович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU)
(22) Дата подачи заявки: 19.11.2009
(73) Патентообладатель(и):
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ
(56) Список документов, цитированных в отчете о ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ИНЖИНИРИНГОВАЯ
поиске: SU 1753341 A1, 07.08.1992. SU 1735631
A1, 23.05.1992. JP 2008151330 A, 03.07.2008. WO ФИРМА "ПАРТНЁР" (RU)
2006028177 A1, 16.03.2006.
(45) Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6
Адрес для переписки:
197374, Санкт-Петербург, ул. Беговая, 5, корп.2,
кв.229, М.И. Лифсону
180

181.

(54) СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
С ВЫСОКОПРОЧНЫМИ БОЛТАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с
высокопрочными болтами. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения
металлоконструкций с высокопрочными болтами включает приготовление образца-свидетеля,
содержащего элемент металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности
которых, предварительно обработанные по проектной технологии, соединяют высокопрочным болтом и
гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент
металлоконструкции устройство для определения усилия сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на
накладку до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной
величиной показателя сравнения, далее в зависимости от величины отклонения осуществляют
коррекцию технологии монтажа. В качестве показателя сравнения используют проектное значение
усилия натяжения высокопрочного болта. Определение усилия сдвига на образце-свидетеле
осуществляют устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел
сдвига, выполненный в виде рычага, установленного на валу с возможностью соединения его с
неподвижной частью устройства, и имеющего отверстие под нагрузочный болт, а между выступом
рычага и тестовой накладкой помещают самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного
материала. В результате повышается надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с
высокопрочными болтами, но может быть использовано для определения фактического напряженнодеформированного состояния болтовых соединений в различных конструкциях, в частности стальных
мостовых конструкциях, как находящихся в эксплуатации, так и при подготовке отдельных узлов к
монтажу.
Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки (неразъемные), а также с
помощью болтовых фрикционных соединений, в которых передача усилия обжатия соединяемых
элементов высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям
усилием обжатия болтов до 22 т и выше.
Расчетное предельное состояние фрикционного соединения характеризуется наступлением общего
сдвига по среднему ряду болтов. Сдвигающее усилие, отнесенное к одному высокопрочному болту и
одной плоскости трения, определяют по формуле:
где k - обобщенный коэффициент однородности, включающий также
коэффициент работы мостов m1=0,9; m2 - коэффициент условий работы соединения; Рн - нормативное
усилие натяжения болта; fн - нормативный коэффициент трения.
181

182.

В настоящее время основным нормативными показателями несущей способности фрикционных
соединений с высокопрочными болтами, которые отражаются в проектной документации, являются
усилие натяжения болта и нормативный коэффициент трения, с учетом условий работы фрикционного
соединения. Нормативное усилие натяжения болтов назначается с учетом механических характеристик
материала и его определяют по формуле:
, где Р - усилие натяжения болта (кН); М крутящий момент, приложенный к гайке для натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); d диаметр болта (мм); k - коэффициент, который должен быть в пределах 0,17-0,22 при коэффициенте
трения (f≥0,55).
Как на стадии сборки соединений, так и в случае проведения ремонтных работ с разборкой ранее
выполненных соединений важными являются вопросы оценки коэффициентов трения по
соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов. Этот вопрос приобретает особую
актуальность в случае сочетания металлических поверхностей, находящихся в эксплуатации с новыми
элементами, а также для оценки возможности повторного использования высокопрочных болтов. В
качестве нормативного коэффициента трения принимается среднестатистическое значение,
определенное по возможно большему объему экспериментального материала раздельно для различных
методов подготовки контактных поверхностей.
Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость
контактных соединений выполняется при коэффициенте трения поверхностей f≥0,55. Это значение
можно принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному
значению Ктр. для монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно
перед сборкой абразивно-струйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5 и шероховатостью
Rz≥40 мкм. Сдвигающие усилия определяют обычно по показаниям испытательного пресса, а
обжимающие - по суммарному усилию натяжения болтов. Отклонение усилия натяжения и возможные
их изменения при эксплуатации могут приводить к тем или иным неточностям в определении
коэффициентов трения.
Частично, указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и
обеспечения требуемой величины f≥0,55 решена применением разработанного НПЦ Мостов съемного
покрытия «Контакт» (патент РФ №2344149 на изобретение «Антикоррозионное покрытие и способ его
нанесения», которое обеспечивает временную защиту от коррозии отдробеструенных в условиях завода
колотой стальной дробью контактных поверхностей мостовых пролетных конструкций на период их
транспортировки и хранения в течение 1-1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте).
Непосредственно перед монтажом покрытие «Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко
снимается «чулком» с контактных поверхностей, после чего сборка конструкций может производиться
без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.
Однако в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с
пролетными строениями осуществляется с помощью захватов, фиксируемых в отверстиях контактных
поверхностей, временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На
строительном объекте приходится производить повторную абразивно-струйную обработку
присоединительных поверхностей, т.к. они после длительной эксплуатации на открытом воздухе
обильно покрыты продуктами ржавления. Выполнение дополнительной очистки значительно
увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях открытой атмосферы и
удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые показатели очистки
металла труднодостижимы, что, в конечном счете, вызывает снижение фрикционных показателей,
соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а следовательно, приводят к
снижению качества монтажных работ.
182

183.

Эксплуатация мостовых конструкций, срок службы которых составляет 80-100 лет, подразумевает
постоянное воздействие на контактные соединения климатических факторов, соответствующих в
пределах Российской Федерации умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых
нагрузок от транспорта, движущегося по мостам, поэтому со временем требуется замена узлов
металлоконструкции. Более того, в настоящее время обработка металлических поверхностей
металлоконструкций осуществляется в заводских условиях, и при поставке их указываются сведения об
условиях обработки поверхности, усилие натяжения высокопрочных болтов и т.п.
Однако момент поставки и монтаж металлоконструкции может разделять большой временной период,
поэтому возникает необходимость проверки фактической надежности работы фрикционного
соединения с высокопрочными болтами перед монтажом, для обеспечения надежности при их
эксплуатации, причем возможность проверки предусмотрена условиями поставки посредством
приложения тестовых пластин
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы в целом свидетельствует о
необходимости совершенствования диагностической и инструментальной базы, способствующей
повышению эффективности реновационных и ремонтных работ конструкций различного назначения.
Качество фрикционных соединений на высокопрочных болтах, в конечном итоге, характеризуется
отсутствием сдвигов соединяемых элементов при восприятии внешней нагрузки как на срез, так и
растяжение. Сопротивление сдвигу во фрикционных соединениях можно определять по формуле:
где
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Yb - коэффициент условий работы
соединения, зависящий от количества (n) болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия; Abn площадь поперечного сечения болта; f - коэффициент трения по соприкасающимся поверхностям
соединенных элементов; Yh - коэффициент надежности, зависящий от способа натяжения болтов,
коэффициента трения f, разницы между диаметрами отверстий и болтов, характера действующей
нагрузки (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии,
2008 г., с.8-10).
Известен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения (патент РФ
№2148805, G01L 5/24, опубл. 10.05.2000 г.), заключающийся в отношении измеряемого момента
закручивания гайки к произведению определяемого усилия натяжения болта на его диаметр. Измерения
проводят без извлечения болта из конструкций, путем затягивания гайки на контролируемую величину
угла ее поворота от исходного положения с замером значения момента закручивания в области упругих
деформаций и определения приращения момента затяжки. Приращение усилия натяжения болта
определяют по формуле (4):
где
А, А22 - площади поперечного сечения, мм2; a, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром
22 мм2; αi - угол поворота гайки от исходного положения; σ - толщина пакета деталей, соединенных
испытываемым болтом, мм.
Следует отметить, что измерение значения момента закручивания гайки производятся с неизвестными
коэффициентами трения контактных поверхностей и коэффициентом закручивания, т.к. затягивание
гайки на заданную величину поворота (α=60°) от исходного положения производят после
183

184.

предварительного ее ослабления, поэтому он может отличаться от расчетного (нормативного), что не
позволяет определить фактические значения усилий в болтах как при затяжке, так и при
эксплуатационных нагрузках. Невозможность точной оценки усилий приводит к необходимости выбора
болтов и их количества на основании так называемого расчета в запас.
В процессе патентного поиска выявлено много устройств, реализующих измерение усилия сдвига (силы
трения покоя), например (патенты РФ №2116614, 2155942 и др.). В них усилие в момент сдвига
фиксируется с помощью электрического сигнала или заранее оттарированной шкалы
динамометрического ключа, но точность измерения и область возможного применения их ограничена,
т.к. не позволяет реализовать как при сборочном монтаже металлоконструкций, так и в процессе их
эксплуатации с целью проведения восстановительного ремонта.
Известен способ определения деформации болтового соединения, который заключается в том, что две
пластины 1 и 2 устанавливают на накладке 3, скрепляют пластины 1 и 2 с накладкой 3 болтами 4 и 5,
расположенными на одной оси, к пластинам 1 и 2 прикладывают усилие нагружения и определяют
величину смещения между ними. О деформации судят по отношению между величиной смещения
между пластинами 1 и 2 и приращением усилия нагружения, при этом величину смещения определяют
между пластинами 1 и 2 вдоль оси, на которой расположены болты 4 и 5 (Патент №1753341, опубл.
07.08. 1992 г.). На практике этого может и не быть, если болты, например, расположены несимметрично
по отношению к направлению действия продольной силы N, в силу чего часть контактных площадей
будет напряжена интенсивнее других. Поэтому сдвиг в них может произойти раньше, чем в менее
напряженных. В итоге, это может привести к более раннему разрушению всего соединения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ определения
несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами (Рабер Л.М. Соединения
на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.35-36). Сущность способа
заключается в определении усилия сдвига посредством образцов-свидетелей, который заключается в
том, что образцы изготавливают из стали, применяемых и собираемых конструкциях. Контактные
поверхности обрабатывают по технологии, принятой в проекте конструкций. Образец состоит из
основного элемента и двух накладок, скрепленных высокопрочным болтом с шайбами и гайкой.
Сдвигающие или растягивающие усилия испытательной машины определяют по показаниям прибора.
Затем определяют коэффициент трения, который сравнивают с нормативным значением и в
зависимости от величины отклонения осуществляют меры по повышению надежности работы
металлоконструкции, в основном, путем повышения коэффициента трения.
К недостаткам способа относится то, что отклонение усилий натяжения и возможные их изменения в
процессе нагружения образцов могут приводить к тем или иным неточностям в определении
коэффициента трения, т.к. коэффициент трения может меняться и по другим причинам как
климатического, так и эксплуатационного характера. Кроме того, неизвестно при каком коэффициенте
«k» определялось расчетное усилие натяжения болтов, поэтому фактическое усилие сдвига нельзя с
достаточной точностью коррелировать с усилием натяжения. Следует отметить, что в качестве
сдвигающего устройства применяются специальные средства (пресса, испытательные машины),
которых на объекте монтажа или сборки металлоконструкции может не быть, поэтому желательно
применить более точное и надежное устройство для определения усилия сдвига.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа обеспечения несущей
способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами, устраняющего недостатки,
присущие прототипу и позволяющие повысить надежность монтажа и эксплуатации
металлоконструкций с высокопрочными болтами.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ обеспечения несущей
способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами, включающий приготовление
184

185.

образца-свидетеля, содержащего основной элемент металлоконструкции и накладку, контактирующие
поверхности которых предварительно обработаны по проектной технологии, соединяют их
высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают
устройство для определения усилия сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на накладку до момента
ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной величиной показателя
сравнения, в зависимости от величины отклонения осуществляют необходимые действия, внесены
изменения, а именно:
- в качестве показателя сравнения используют расчетное усилие натяжения, высокопрочного болта,
полученное при заданном (проектном) значении величины k;
- в качестве устройства для определения усилия сдвига на образце-свидетеле используют устройство,
защищенное патентом РФ №88082 на полезную модель, обладающее рядом преимуществ и
обеспечивающее достоверность и точность измерения усилия сдвига.
В зависимости от отклонения отношения между усилием сдвига и усилием натяжения высокопрочного
болта от оптимального значения, для обеспечения надежности работы фрикционного соединения
металлоконструкции при монтаже ее изменяют натяжение болта и/или проводят дополнительную
обработку контактирующих поверхностей.
В качестве показателя сравнения выбрано усилие натяжения болта, т.к. в процессе проведенных
исследований установлено, что оптимальным отношением усилия сдвига к усилию натяжения болта
равно 0,56-0,60.
Учитывая то, что при проектировании предусмотрена возможность увеличения усилия закручивания
высокопрочных болтов на 10-20%, то это действие позволяет увеличить сопротивление сдвигу, если
отношение усилия сдвига к усилию натяжения болта отличается от оптимального в пределах 0,50-0,54.
Если же это отношение меньше 0,5, то кроме увеличения усилия натяжения высокопрочного болта
необходимо проведение дополнительной обработки контактирующих поверхностей, т.к. при
значительном увеличении момента закручивания можно сорвать резьбу, поэтому увеличивают
коэффициент трения. Если же величина отношения усилия сдвига к усилию натяжения более 0,60, это
означает, что усилие натяжения превышает нормативную величину, и для надежности
металлоконструкции натяжение можно ослабить, чтобы не сорвать резьбу.
Использование вышеуказанного устройства для определения усилия сдвига обусловлено тем, что оно
является переносным и обладает рядом преимуществ перед известными устройствами. Оно содержит
неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, имеющего
отверстие под нагрузочный болт, оснащенный силоизмерительным устройством, причем неподвижная
деталь выполнена из двух стоек, торцевые поверхности которых скреплены фигурной планкой, каждая
из стоек снабжена отверстиями под болтовое соединение для крепления к металлоконструкции, а также
отверстием для вала, на котором закреплен рычаг, с возможностью соединения его с фигурной планкой,
а между выступом рычага и сдвигаемой деталью металлоконструкции установлен
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала. В качестве
силоизмерительного устройства используется динамометрический ключ с предварительно
оттарированной шкалой для фиксации момента затяжки.
Ниже приводится реализация предлагаемого способа обеспечения несущей способности
металлоконструкции на примере мостового пролета.
На чертеже приведена основная часть устройства и образец-свидетель.
185

186.

Устройство состоит: из корпуса 1, рычага 2, насаженного на вал 3, динамометричесого ключа 4,
снабженного шкалой 5 и накидной головкой 6, болтовое соединение, состоящее из болта 7 и гайки 8,
плавающий сухарик 9, выполненный из закаленной стали, образец-свидетель состоит из металлической
накладки 10, пластины 11 обследуемой металлоконструкции, соединенные между собой
высокопрочным болтовым соединением 12, а также болтовое соединение 13, предназначенное для
крепление корпуса измерительного устройства к неподвижной металлической пластине 11.
Способ реализуется в следующей последовательности. Собирается образец-свидетель путем соединения
тестовой накладки 10 с пластиной металлоконструкции 11, если производится ремонт на обследуемом
объекте, причем контактирующая поверхность пластины обрабатывается дробепескоструйным
способом, чтобы обеспечить нормативный коэффициент трения f>0,55 или, если же осуществляется
заводская поставка перед монтажом, то берут две тестовых накладки, контактирующие поверхности
которых уже обработаны в заводских условиях. Соединение пластин 10, 11 осуществляют
высокопрочным болтом и гайкой с применением шайб. Усилие натяжения высокопрочного болта
должна соответствовать проектной величине. Расчетный момент закручивания определяют по формуле
2. Затем на неподвижную пластину 11 устанавливают устройство для определения усилия сдвига путем
закрепления корпуса 1, болтовым соединением 12 (болт, гайка, шайбы) таким образом, чтобы сухарик 9
соприкасался с накладкой 10 и рычагом 2, размещенным на валу 3. Далее, динамометрический ключ 4,
снабженный оттарированной шкалой 5, посредством сменной головки 6 надевается на болт 7.
Устройство готово к работе.
Вращением динамометрического ключа 4 осуществляют нагрузку на болт 7. Усилие натяжения болта
через рычаг 5 передается на сухарик 9, который воздействует на сдвигаемую деталь 10 (тестовая
пластина). Момент закручивания болта 7 фиксируется на шкале 5 динамометрического ключа 4. В
момент сдвига детали 10 фиксируют полученную величину. Это усилие и является усилием сдвига
(силой трения покоя). Сравнивают полученную величину момента сдвига (Мсд) с расчетной величиной моментом закручивания болта (Мр). В зависимости от величины Мсд/Мз производят действия по
обеспечению надежности монтажа конкретной металлоконструкции, а именно:
- при отношении Мсд/Мз=0,54-0,60, т.е. соответствует или близко к оптимальному значению,
корректировку в технологию монтажа не вносят;
- при отношении Мсд/Мз=0,50-0,53, то при монтаже металлоконструкции увеличивают усилие
натяжения высокопрочного болтов примерно на 10-15%;
- при отношении Мсд/Мз<0,50 необходимо кроме увеличения усилия натяжения высокопрочных болтов
при монтаже металлоконструкции дополнительно обработать контактирующие поверхности
поставленных заводом деталей металлоконструкции дробепескоструйным методом.
При отношении Мсд/Мз>0,60, целесообразно уменьшить усилие натяжения болта, т.к. возможно
преждевременная порча резьбы из-за перегрузки.
Все эти действия позволят повысить надежность эксплуатации смонтированной металлоконструкции.
Преимуществом предложенного способа обеспечения несущей способности металлоконструкций
заключается в его универсальности, т.к. его можно использовать для любых болтовых соединений на
высокопрочных болтах независимо от сложности конструкции, диаметров крепежных болтов и методов
обработки соприкасающихся поверхностей, причем т.к. измерение усилия сдвига на обследуемой
конструкции и образце производятся устройством при сопоставимых условиях, оценка несущей
способности является наиболее достоверной.
186

187.

В настоящее время предлагаемый способ прошел испытания на нескольких строительных площадках и
выданы рекомендации к его применению в отрасли.
Формула изобретения
1. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения металлоконструкций с
высокопрочными болтами, включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент
металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых предварительно
обработаны по проектной технологии, соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном
значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции устройство для
определения усилия сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на накладку до момента ее сдвига,
фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной величиной показателя сравнения,
далее, в зависимости от величины отклонения, осуществляют коррекцию технологии монтажа,
отличающийся тем, что в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия
натяжения высокопрочного болта, а определение усилия сдвига на образце-свидетеле осуществляют
устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный
в виде рычага, установленного на валу с возможностью соединения его с неподвижной частью
устройства и имеющего отверстие под нагрузочный болт, а между выступом рычага и тестовой
накладкой помещают самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию
натяжения высокопрочного болта в диапазоне 0,54-0,60 корректировку технологии монтажа не
производят, при отношении в диапазоне 0,50-0,53 при монтаже увеличивают натяжение болта, а при
отношении менее 0,50, кроме увеличения усилия натяжения, дополнительно проводят обработку
контактирующих поверхностей металлоконструкции.
2472981 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 472 981
(13)
C1
(51) МПК
F16B 5/02 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.03.2017)
Пошлина:учтена за 5 год с 18.06.2015 по 17.06.2016
(72) Автор(ы):
(21)(22) Заявка: 2011125214/12, 17.06.2011
Андрейченко Игорь
Леонардович (RU),
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
Полатиди Людмила
17.06.2011
Борисовна (RU),
Бурцева Ирина Валерьевна
187

188.

Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 17.06.2011
(45) Опубликовано: 20.01.2013 Бюл. № 2
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 176199
A1, 15.09.1992. SU 1751463 A1, 30.07.1992. RU 2263828 C1,
10.11.2005. WO 2004/099632 A1, 18.11.2004. DE 202004012044 U1,
19.05.2005.
(RU),
Бугреева Светлана
Ильинична (RU),
Красинский Леонид
Григорьевич (RU),
Миллер Олег Григорьевич
(RU),
Шумягин Николай
Николаевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное
Адрес для переписки:
общество "Авиадвигатель"
614990, г.Пермь, ГСП, Комсомольский пр-кт, 93, ОАО
"Авиадвигатель", отдел защиты интеллектуальной собственности (RU)
(54) БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения и может быть использовано
для соединения вращающихся деталей ротора газотурбинного двигателя авиационного и наземного
применения. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по
окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с
размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами. Каждое отверстие выполнено
овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в
окружном направлении. При этом b/a=1,36-1,5; с>(2,5-3)×b, где а - размер сечения втулки в радиальном
направлении; b - размер сечения втулки в окружном направлении; с - длина окружности между
центральными отверстиями соседних втулок. Обеспечивается повышение циклического ресурса и
надежности болтового соединения вращающихся деталей при высоких параметрах работы путем
разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения, может быть использовано
для соединения вращающихся деталей ротора газотурбинного двигателя авиационного и наземного
применения.
Известно болтовое соединение, включающее цилиндрическую разгрузочную втулку с круглым
сечением, которую используют для центровки и разгрузки болта, снижения напряжений среза в самом
болте и исключения сдвиговых деформаций в соединяемых деталях (Атлас. Детали машин. В.Н.Быков,
С.П.Фадеев, Издательство «Высшая школа», 1969 г., с.83, рис.3.4). При вращении деталей в районе
отверстий под болты возникают напряжения. Наличие концентратора напряжения, повышающего
уровень действующих напряжений в 3-4 раза, является основным недостатком такой конструкции,
снижающим циклическую долговечность и ресурс деталей.
В авиадвигателестроении широко применяется соединение деталей с помощью стяжных болтов.
Отверстия под болты, являющиеся концентраторами напряжений, могут быть расположены в полотне
дисков и на выносных фланцах деталей. Выносные фланцы применяют для удаления концентратора в
виде отверстия из полотна диска.
188

189.

Наличие концентратора напряжений - круглого отверстия под болт, которое повышает уровень
действующих напряжений в 3-4 раза и снижает ресурс деталей, является основным недостатком такой
конструкции.
Практически эта проблема решается путем выполнения выкружек типа «короны» во фланцах, что
обеспечивает достаточную разгрузку отверстий. Эффективность подобной доработки деталей
подтверждена испытаниями и широко используется, например, во фланцах под балансировочные
грузики лабиринтов диска 13-ой ступени ротора компрессора высокого давления (КВД) двигателей ПС90А, ПС-90А2 (А.А.Иноземцев, М.А.Нихамкин, В.Л.Сандрацкий. Основы конструирования
авиационных двигателей и энергетических установок, том 4,стр.109).
Наиболее близким к заявляемой конструкции соединения является узел соединения, включающий пакет
деталей, цилиндрическую втулку и болт с гайкой. В деталях выполнены круглые отверстия (Патент РФ
№2263828, F16B 5/02, 2005 г.).
Недостатком известного узла является круглая форма отверстий под втулку, вызывающая повышенные
напряжения в болте и в соединяемых деталях, снижающие циклический ресурс и надежность болтового
соединения при вращении деталей.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении циклического ресурса и
надежности болтового соединения вращающихся деталей при высоких параметрах работы путем
разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях.
Сущность изобретения заключается в том, что в болтовом соединении вращающихся деталей,
объединенных в пакет, с расположенными по окружности отверстиями, внутри которых на высоту
пакета деталей установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами,
согласно п.1 формулы изобретения, каждое отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в
окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом
b/а=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
Кроме того по п.2 формулы для обеспечения изолированности полостей ступеней компрессора и
сохранения необходимой площади контакта между деталями и болтом необходимо соблюдать
следующее соотношение:
(a-d)/2>1,4 мм,
где d - диаметр отверстия втулки под болт.
Конфигурация втулки и размеры отверстия под нее выбраны на оснований анализа геометрии дисков и
расчетов напряженно-деформированного состояния.
Было обнаружено, что выполнение отверстий овальной формы, вытянутых в окружном направлении, и
выполнение втулки с соответствующим овальным при соотношениях:
189

190.

b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
позволяет эффективно разгружать зоны концентрации напряжений и повышать расчетные значения
циклического ресурса деталей, оцененного по условной кривой малоцикловой усталости для дисковых
сплавов (Технический отчет №12045, М., ЦИАМ, 1993. Развитие методики управления ресурсами
авиационного ГТД с целью повышения прочностной надежности, увеличения ресурсов и сокращения
затрат при ресурсных испытаниях (применительно к двигателю ПС-90А и его модификациям)).
Втулки с овальным сечением выполняют в заявляемой конструкции следующие функции:
- обеспечивают фиксацию деталей относительно друг друга;
- сохраняют необходимую площадь контакта между фланцами и стандартным болтом круглой формы;
- обеспечивают изолированность полостей секций (ступеней) компрессора.
Кроме того, применение втулок заявляемой конструкции упрощает процесс сборки деталей
компрессора, а при изготовлении втулок из легкого и прочного материала - позволяет снижать массу
фланцев дисков и всего ротора в целом.
Анализ результатов расчетов показывает, что заявляемое болтовое соединение имеет перспективу
использования в современных двигателях последнего поколения.
В случае если b/а<1,36, форма отверстия стремится к окружности, возрастает уровень окружных
напряжений в отверстиях соединяемых деталей, следовательно, снижается циклическая долговечность.
В случае если b/а>1,5, отверстие больше вытянуто в окружном направлении, при этом уменьшается
площадь цилиндрического сечения сопрягаемых деталей, что повышает риск потери несущей
способности, возрастает уровень радиальных напряжений и снижается циклическая долговечность.
В случае если с≤2,5b, расстояние между центрами отверстий уменьшается, пропорционально
уменьшается и площадь цилиндрического сечения соединяемых деталей, что повышает риск потери
несущей способности.
Соотношение с>3b приводит к тому, что расстояние между центрами отверстий увеличено, линии
действий окружных напряжений при этом выравниваются, а эффект снижения концентраций
напряжений уменьшается.
Кроме того, по п.2 формулы изобретения, для сохранения необходимой площади контакта между
деталями и болтом, а также из технологических соображений необходимо соблюдать следующее
соотношение: (a-d)/2>1,4 мм. В противном случае возникают технологические сложности с
изготовлением втулки, т.к. толщина стенки втулки слишком мала. Кроме того, в тонкой стенке втулки
возникают недопустимо высокие напряжения.
Таким образом, при высоких параметрах работы использование данной конструкции болтового
соединения дает возможность не только выравнивать напряжения по толщине пакета деталей и в
болтах, но и значительно снижать уровень действующих напряжений в соединяемых деталях, повышая
их ресурс.
190

191.

На фиг.1 представлено сечение пакета соединяемых деталей с втулкой, имеющей овальное сечение, на
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. На фиг.3 показано болтовое соединение в сборке деталей ротора КВД в
аксонометрии.
Болтовое соединение включает пакет вращающихся деталей газотурбинного двигателя (ГТД), например,
фланца 1 диска первой ступени (КВД), фланца 2 вала КВД и диска 3 второй ступени КВД. В деталях 1,
2, 3 выполнены овальные отверстия 4, вытянутые в окружном направлении под втулку 5 с таким же
овальным сечением и размерами а и b в радиальном и окружном направлениях, соответственно. В
отверстии 4 втулка 5 размещена на всю толщину пакета деталей 1, 2, 3. Во втулке 5 имеется круглое
центральное отверстие 6 диаметром d под стандартный стяжной болт 7 круглого сечения. Диаметр
головки болта 7 и наружный диаметр гайки 8 перекрывают при сборке радиальный размер а втулки 5
при соблюдении условия
(a-d)/2>1,4 мм.
Втулка 5 обеспечивает изолированность полостей ступеней компрессора, сохраняет необходимую
площадь контакта между фланцами и стяжным болтом 7.
Отверстия 6 расположены равномерно по всей длине окружности соединяемых деталей 1, 2, 3, при этом
длина окружности С между ними зависит от размера сечения b втулки 5 в окружном направлении.
Болтовое соединение собирают следующим образом.
В овальное отверстие 4 пакета вращающихся деталей 1, 2, 3 вставляют втулку 5, в которой размещают
стандартный болт 7 и закрепляют гайкой 8. В процессе работы КВД концентрация напряжений в зоне
отверстий 4 в полотне и во фланцах 1, дисков будут минимальной, что позволяет работать при высоких
заданных параметрах двигателя, повышая циклический ресурс и надежность болтового соединения.
Формула изобретения
1. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по
окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с
размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами, отличающееся тем, что каждое
отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным
сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)·b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
2. Болтовое соединение вращающихся деталей по п.1, отличающееся тем, что (a-d)/2>1,4 мм, где d диаметр отверстия втулки под болт.
191

192.

2249557 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 249 557
(13)
C2
(51) МПК
B66C 7/00 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:не действует (последнее изменение статуса: 27.03.2008)
(21)(22) Заявка: 2003107392/11, 17.03.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
17.03.2003
(72) Автор(ы):
Нежданов К.К. (RU),
Туманов В.А. (RU),
Нежданов А.К. (RU),
Кузьмишкин А.А. (RU)
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2004 Бюл. № 25
(73) Патентообладатель(и):
Туманов Антон
Вячеславович (RU)
(45) Опубликовано: 10.04.2005 Бюл. № 10
192

193.

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2192383
C1, 10.11.2002. SU 1735470 A1, 23.05.1992. ЕР 0194615 A1, 18.09.1986.
Адрес для переписки:
440047, г.Пенза 47, ул. Минская, 13, кв.56, А.В. Туманову
(54) УЗЕЛ УПРУГОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРЕХГЛАВОГО РЕЛЬСА С ПОДКРАНОВОЙ БАЛКОЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов.
Согласно изобретению узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся на верхний пояс
подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой. Эта подкладка выполнена из пружинной
стали с продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса.
Ширина упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки. Сквозь
подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс
упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными
шайбами. Изобретение обеспечивает повышение долговечности рельсовой конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к транспортным конструкциям, преимущественно к подкрановым конструкциям
с интенсивным тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К).
Известны технические решения, разработанные В.Ф.Сабуровым [1]. Под рельс укладывается
резинометаллическая прокладка, являющаяся податливым слоем, уменьшающим максимумы локальных
напряжений σу, приводящих к появлению усталостных трещин в подрельсовой зоне подкрановой балки.
Резинометаллическая прокладка значительно снижает локальные напряжения σ у и, соответственно,
повышает долговечность подкрановой балки.
Недостаток резинометаллической прокладки - ее долговечность ниже, чем долговечность кранового
рельса, и поэтому ее приходится менять чаще, чем рельс.
Для устранения этого недостатка должна быть разработана демпфирующая подрельсовая прокладка,
обладающая такой же податливостью, как резинометаллическая, но обладающая большей
долговечностью. Известен также трехглавый рельс, четко фиксирующийся на подкрановой балке [2].
193

194.

За аналог примем патент России RU №2192383 С1 [3]. В этом аналоге применен трехглавый рельс.
Тормозная балка симметрична и помещена ниже боковых глав рельса для обеспечения свободного
прохода направляющих роликов крана. Симметрия тормозной балки исключает косой изгиб
подкрановой конструкции и позволяет достичь наибольшего снижения материалоемкости.
Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых балок и рельсов и
удобство эксплуатации конструкции.
Технический результат реализован тем, что в узле упругого соединения трехглавого рельса с
подкрановой балкой и тормозной балкой между рельсом и подкрановой балкой размещена
демпфирующая подрельсовая прокладка.
Отличие в том, что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся на верхний пояс
подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой, выполненной из пружинной стали с
продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем
ширина упомянутой прокладки на 5...10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки.
При этом сквозь подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие
верхний пояс упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми
пружинными шайбами.
На чертеже показан узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и симметричной
тормозной балкой. Тормозная балка находится ниже боковых глав рельсов на расстоянии,
обеспечивающем свободный проход направляющих роликов крана.
Узел содержит трехглавый крановый рельс 1 с центральной главой, по которой катятся основные
безребордные колеса 2 мостового крана и передают вертикальные силовые импульсы Р. Направляющие
ролики 3 крана фиксируют основные колеса 2 на трехглавом рельсе 1, катятся по боковым главам рельса
и передают на них горизонтальные силовые импульсы Т.
У направляющих роликов 3 имеются аварийные удерживающие гребни снизу.
Под рельсом 1 помещена демпфирующая подрельсовая прокладка 4 из пружинной стали, с
продольными гофрами (5...10 шт.) одинаковой высоты с плавными закруглениями.
Демпфирующая подрельсовая прокладка 4 опирается на верхний пояс 5 двутавровой прокатной балки.
Швеллеры 6 соединяют верхний пояс 5 с симметричной тормозной балкой 7. Тормозная балка 7 может
быть и не симметричной. Швеллеры 6 и тормозная балка 7 также соединены друг с другом посредством
болтов 8, затянутых с гарантируемым натягом. Симметричные элементы тормозной балки 7 также
соединены друг с другом через стенку двутавровой прокатной подкрановой балки посредством болтов 8
с гарантируемым натягом. Болты 9 проходят сквозь подошву трехглавого рельса 1 и полку швеллера 6.
Болты 9 снабжены пружинными тарельчатыми шайбами 10, выполненными из пружинной стали. Кроме
этого, в зазоре между боковой гранью верхнего пояса 5 и гранью боковой главы рельса имеется шайба,
передающая давление с боковой главы рельса на верхний пояс 5, а между нижней гранью боковой главы
рельса и швеллером 6 имеется зазор.
Работа упругого узла соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой.
При действии вертикальных силовых импульсов Р от катящихся безребордных колес крана 2 рельс 1
упруго оседает под каждым из колес 2, сдавливая демпфирующую подрельсовую прокладку 4. Высота
каждого из гофров уменьшается, ширина ее увеличивается. В зоне контакта с поверхностью подошвы
рельса 2 и верхнего пояса 5 возникают распорные силы, гасящиеся за счет сил трения. Напряжение в
194

195.

тарельчатых пружинах несколько ослабевает (на 10...15%). Локальное взаимодействие между
трехглавым рельсом 2 и верхним поясом 5 подкрановой балки распределяется на большую длину и тем
самым локальные суммарные напряжения Σσу значительно снижаются и этим выносливость
повышается. При уходе колеса крана демпфирующая подрельсовая прокладка 4 упруго возвращается в
исходное положение.
При действии же горизонтального силового импульса Т от одного из направляющих роликов 3
горизонтальные усилия передаются за счет сил трения. Если же силы трения будут превышены, то в
работу вступает внутренняя поверхность боковой главы рельса через шайбу с продольной торцевой
кромкой верхнего пояса 5. Далее в работу на изгиб включается симметричная тормозная балка 7,
опирающаяся в горизонтальной плоскости на колонны каркаса цеха.
Сопоставление с аналогами показывает следующие существенные отличия:
1. Между подошвой трехглавого рельса и верхним поясом подкрановой балки по всей длине рельса
размещена демпфирующая подрельсовая прокладка с продольными гофрами (5...10 штук) одинаковой
высоты.
2. Упругая податливость демпфирующей подрельсовой прокладки регулируется прочностью пружинной
стали, толщиной листа, высотой продольных гофров, числом гофров.
3. Под болтами, соединяющими рельс с подкрановой балкой, применены упругие тарельчатые шайбы,
выполненные пружинными стальными.
4. В отличие от рези неметаллической прокладки, свойства которой ухудшаются со временем, из-за
старения резины, свойства демпфирующей подрельсовой прокладки остаются неизменными во времени,
а долговечность их такая же, как у рельса.
Экономический эффект достигнут из-за повышения долговечности демпфирующей подрельсовой
прокладки, так как в ней отсутствует быстро изнашивающаяся и стареющая резина. Экономический
эффект достигнут также из-за удобства обслуживания узла при эксплуатации.
Литература
1. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка методов расчетной оценки
долговечности подкрановых путей производственных зданий. Автореферат диссертации докт. техн.
наук. - ЮУрГУ, Челябинск, 2002. - 40 с.
2. Подкрановые конструкции. Патент 2067075. Россия МКИ В 66 С 7/00, 18.10.93. Бюл.№27, 1997.
3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Карев М.А. Патент России. RU №2192383 С1 (Заявка
№2000 119289/28 (020257), Подкрановая транспортная конструкция. Опубликован 10.11.2002.
Формула изобретения
Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и тормозной балками, отличающийся тем,
что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся на верхний пояс подкрановой балки
демпфирующей подрельсовой прокладкой, выполненной из пружинной стали с продольными,
имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем ширина
упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки, при этом сквозь
подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс
195

196.

упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными
шайбами.
Перечень типовых альбомов переданных заказчиком для разработки
типоавых деталей ,узлов и изделий АФФПС для альбома антивибрационных
фланцевых фрикционно подвижных соединений кранов шаровых
трубопроводов
5.903-13_1 = Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей - Детали
(часть 1) @!.djvu
?
3.015-1,82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст.
конструкции - KM #.djvu
?
7.903.9-2_1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами #!!.djvu
?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Дация^уи
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Дация^уи
3.015-16.94 в.З = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
196

197.

?
3.015-16.94 в.З = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
3.901.2-16 Конструкции напорных трубопроводов водоснабжения и
канализации из чугунных..._Документация^уи
?
3.901.2-16 Конструкции напорных трубопроводов водоснабжения и
канализации из чугунных..._Документация^уи
?
4.903-1 Овып.6=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.6=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
3.015-1.92 вып.З = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубо про воды .djvu
?
3.015-1.92 вып.З = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубо про воды .djvu
?
3.015-1.92 униф отдельно стоие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-1.92 униф отдельно стоие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
197

198.

?
7.904.9-2.v2 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
3.016.1-11 вып.0-2 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.0-2 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
5.900-7.v1 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
313.ТС-008.000 = Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей
в изоляции из пенополиуритана диг
?
313.ТС-008.000 = Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей
в изоляции из пенополиуритана диг
198

199.

?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
?
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
?
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
?
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
199

200.

?
5.904-52 вып.О Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
?
4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
200

201.

?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
7.903.9-3.v1-1 = Конструкция тепловой изоляции трубопроводов надземной и
подземной канальной прокладки во,
?
5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
201

202.

3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-1 b.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
202

203.

?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
7.906.9-2.v1-2 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
203

204.

4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
5.900-7.V2 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?
3.001.1-3 = Упоры для наружных напорных трубопроводов водопровода и
канализации.djvu
?
3.001.1-3 = Упоры для наружных напорных трубопроводов водопровода и
канализации.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Документация^уи
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Документация^уи
?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
204

205.

?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
?
3.015.2-15 вып.1 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.1 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
5.900-7.v4 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
5.903-13.вып.8-95=Изделия и детали трубопроводов для тепловых ceTe^djvu
5.904-52 вып.2 Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
3.015-1 B.II-2 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.II-2 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.003.1-187 вып.0 = Сборные железобетонные цельноформованные колодцы
для подземных Tpy60np0B0fl0B.djvu
205

206.

?
3.003.1-187 вып.0 = Сборные железобетонные цельноформованные колодцы
для подземных Tpy60np0B0fl0B.djvu
?
3.015-3 в.11-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-3 в.11-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-2_92 в.Ill = униф одноярусные эстакады под технологические
трубопроводы .djvu
?
3.015-2_92 в.Ill = униф одноярусные эстакады под технологические
трубопроводы .djvu
?
3.015-3-92 вып.З = Унифицированные двухъярусные эстакады под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3-92 вып.З = Унифицированные двухъярусные эстакады под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
206

207.

3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
5.903-13 вып.2 Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей.djvu
?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
?
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
?
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
?
207

208.

7.903.9-3.v0 = Конструкция тепловой изоляции трубопроводов надземной и
подземной канальной прокладки водя
?
3.015-192 Унифицированные отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы. Выпуск.._Документация.с
?
3.015-192 Унифицированные отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы. Выпуск.._Документация.с
?
3.016.1-11 вып.1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.015-16.94 в2 = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 в2 = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
5.903-21 вып.1 = Узлы обвязки регулирующих клапанов на трубопроводах
тепло- и холодоснабжения воздухонагре!
?
3.015-1 ;82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст. конст. KM #.djvu
208

209.

3.015-1 ;82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст. конст. KM #.djvu
?4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 2..._Докумен2тация^уи
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 2..._Докумен2тация^уи
?
Б5.000-2.1_крепление_трубопроводов^уи
?
3.901.2-16_0 = Констр. напор, трубопроводов водосн. и канал, из чугунных
труб - МП #!.djvu
?
3.901.2-16_0 = Констр. напор, трубопроводов водосн. и канал, из чугунных
труб - МП #!.djvu
?
7.904.9-2.v1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
3.015-3.92 вО = = униф двухъярусные эстакады под технологические трубо
про воды .djvu
?
3.015-3.92 вО = = униф двухъярусные эстакады под технологические трубо
про воды .djvu
?
209

210.

3.015-16.94 вЗ = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вЗ = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
5.900-7.v3 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок..._Докуция.сууи
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок..._Докуция.сууи
?
3.015.2-15 вып.4 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели...._Докуме
?
3.015.2-15 вып.4 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели...._Докуме
?
5.903- 13 вып.1 = Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей Детали (часть 1) @!.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._ция^уи
210

211.

?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._ция^уи
?
901-09-9.87 А1 = Переходы трубопроводами водопровода и канализации под
железнодорожными путями на стан
?
5.903-13.вып.7-95=Изделия и детали трубопроводов для тепловых ceTe^djvu
5.900-7.v0 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
5.904- 52 вып.З Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
7.402-5 Узлы и детали электрохимической защиты подземных трубопроводов
от коррозии. Выпуск l.djvu
?
3.015-7 Стальные опоры для трубопроводов технологических
ycraHOBOK.djvu
?
3.015-7 Стальные опоры для трубопроводов технологических
ycraHOBOK.djvu
?
3.015-1_92 в.0= Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
211

212.

?
3.015-1_92 в.0= Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.008.9-6;86_0 = Подземные безнапорные трубопроводы - МП.djvu
?
3.008.9-6;86_0 = Подземные безнапорные трубопроводы - МП.djvu
5.904-52 вып.1 Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
3.015.2-15 вып.З Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.З Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы^уи
3.016.1-11 вып.2 = Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.2 = Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
7.402-5 Узлы и детали электрохимической защиты подземных трубопроводов
от коррозии. Выпуск 2.djvu
212

213.

?
3.015-3.92 в2-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-3.92 в2-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
5.903-21 вып.0= Узлы обвязки регулирующих клапанов на трубопроводах
тепло- и холодоснабжения воздухонагре!
?
7.906.9-2.V1-1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
7.903.9-2_1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами #!!.djvu
?
3.015-2, в.И-50дноярусные эстакада под техн трубопроводы.djvu
?
3.015-2, в.И-50дноярусные эстакада под техн трубопроводы.djvu
?
3.015.2-15 вып.2 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.2 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы^уи
213

214.

?
3.016.1-11 вып.0-1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.0-1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
4.007-1 Соединительные детали чугунные для асбестоцементных
трубопроводов ^Документация.djvu
?
4.007-1 Соединительные детали чугунные для асбестоцементных
трубопроводов ^Документация.djvu
?
3.015-1_92 в.11-1 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1_92 в.11-1 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3.92 вып.О = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубопроводы .djvu
3.015-3.92 вып.О = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубопроводы .djvu
?
214

215.

3.015-3.92 в2-2 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
3.015-3.92 в2-2 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
Адреса американских и немецких фирм, организация
занимающихся проектированием, изготовлением монтажом
сальниковых компенсаторов для магистральных
трубопроводов в США , Германии, Китае и др странах
JCM Industries, Inc. P. O. Box 1220 Nash, TX 75569-1220
www.jcmindustries.com
For information, contact: Pacific Flow Control Ltd. P.O. Box 31039
RPO Thunderbird Langley V1M 0A9 Call Toll Free: 1-800-585TAPS (8277) Phone: 604-888-6363 www.pacificflowcontrol.ca
INDUSTRIES S 'IMSERTS St Fabricated Tapping Sleeves Carbon
Steel - Stainless Steel 21919 20th Avenue SE • Suite 100
Bothell, WA 98021 425.951.6200 • 1.800.426.9341 • Fax:
425.951.6201 www.romac.com
CORPORATE HEADQUARTERS 21919 20th Avenue SE Bothell,
WA 98021 [map] Toll Free: 800.426.9341 Local: 425.951.6200
Fax: 425.951.620 Website address: www.romac.com
215

216.

NON-METALLIC EXPANSION JOINT DIVISION FLUID SEALING
ASSOCIATION 994 Old Eagle School Road, Suite 1019, Wayne,
PA 19087 Telephone: (610) 971-4850 Facsimile: (610) 971-4859
Fluid Sealing Association 994 Old Eagle School Road #1019
Wayne, PA 19087-1866 610.971.4850 (USA)
WILLBRANDT KG Schnackenburgallee 180 22525 Hamburg
Germany Phone +49 40 540093-0 Fax +49 40 540093-47
[email protected]
Subsidiary Hanover Reinhold-Schleese-Str.
22 30179 Hannover
Germany Tel +49 511 99046-0 Fax +49 511 99046-30
[email protected]
Subsidiary Berlin Breitenbachstra?e 7
– 9 13509 Berlin
Germany Tel +49 30 435502-25 Fax +49 30 435502-20
[email protected] WILLBRANDT
Gummiteknik A/S
Finlandsgade 29 4690 Haslev Denmark www.willbrandt.dk
www.willbrandt.se
СТП 006 -97
СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ
БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ»
МОСКВА
1998 Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром «Мосты» ОАО « ЦНИИС» (канд. техн. наук А.С.
П латонов, канд. техн. наук И.Б . Ройзм ан, инж . А.В. К ру чинки н, канд. техн. наук М.Л. Лобков, инж .
М .М. Мещеряков)
ВНЕСЕН Научно-техническим центром Корпорации «Трансстрой»
216

217.

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией «Трансстрой» распоряжением от 09 октября 1997 г.
№ МО-233
3 СОГЛАСОВАН специализированными фирмами « Мостострой», «Транспроект» Корпорации
«Трансстрой», Главным управлением пути Министерства путей сообщения РФ
4 С введением настоящего стандарта утрачивает силу ВСН 163 -69 «Инструкция по технологии
устройства соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов»
Л. 1 Несущая способность соединений на высокопрочных болтах оценивается испытанием на сдвиг при
сжатии двух срезных одноболтовы х образцов.
Отбор образцов выполняется в соответствии с пунктом 8.12.
Л. 2 Образцы изготовляют из стали, применяемой в конструкции возводимого сооружения (рис. Л.1).
Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии (выполнен согласно изобретениям: №№ 1143895, 1168755, 1174616,
№ 2010136746 E04 C2/00 " СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" опубликовано 20.01.2013 , № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», опубликовано 10.10.16, Бюл. № 28 ,
согласно заявки на изобретение № 20181229421/20 (47400) от 10.08.2018 "Опора сейсмоизолирующая "гармошка", E04 Н 9
/02, заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное
соединение для трубопро-водов" F 16L 23/02 , заявки на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 "Опора
сейсмоизолирующая маят-никовая" E04 H 9/02, заявки на изобретение № 20190028 "Виброизолирующая опора E04 Н 9 /02
для лабораторного испытание на взрывостойкость и взрывопожаростойкость сейсмостойкость фрагментов крепления на
ФФПС).
:1
- основной элемент; 2 - накладка; 3 - высокопрочный болт с шайбами и гайкой (в скобках размеры
при использовании болтов М27 )
Пластины 1 и 2 вырезают газорезкой с припуском 2 - 3 мм по контуру, а затем фрезеруют до проектных
размеров в плане. Отверстия образуются сверлением, заусенцы по кромкам и в отверстиях удаляются.
Пластины должны быть плоскими, не иметь грибовидности или выпуклости.
Л .3 Контактные поверхности пластин 1 и 2 обрабатываются по технологии, принятой в проекте
сооружения.
Используются высокопрочные болты, подготовленные к установке и натяжению в монтажных
соединениях конструкции. Натяжение болта осуществляется динамометрическими ключами,
применяемыми на строительстве при сборке соединений на высокопрочных болтах.
Пластины перед натяжением болта устанавливаются так, чтобы был гарантирован зазор «над болтом» в
отверстии пластины 7 .
После натяжения болта опорные торцы пластин 1 и 2 должны быть параллельны, а торцы
пластин 2 находиться на одном уровне.
Сведения о сборке образцов заносятся в протокол.
217

218.

Образцы испытывают на сжатие на прессе развивающем усилие не менее 50 тс. Точность
испытательной машины должна быть не ниже ±2 % .
Образец нагружается до момента сдвига средней пластины 1 о т носительно пластин 2 и при этом
фиксируется нагрузка Т, характеризующая исчерпание несущей способности образца. Испытания
рекомендуется проводить с записью диаграммы сжатия образца. Для суждения о сдвиге необходимо
нанести риски на пластинах 1 и 2 .
Результаты испытания заносятся в протокол, где отмечается дата испытания, маркировка образца,
нагрузка, соответствующая сдвигу (прикладывается диаграмма сжатия), и фамилии лиц, проводивших
испытания.
Протокол со сведениями по отбору и испытанию образцов предъявляется при приемке соединений.
Л .4 Несущая способность образца Т, полученная при испытании и расчетное усилие Q bh , принятое в
проекте сооружения, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элеме
нтов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), оценивается соотношением
Qbh ≤ Т/ 2 в каждом из трех образцов.
В случае невыполнения указанного соотношения решение принимается комиссионно с участием
заказчика, проектной и научно-исследовательской организаций.
Приложение М (информационное) Библиография
[1 ] . Правила по охране труда при сооружении мостов. ЦНИИС, 1991 г.
[2 ] . Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
Госгортехнадзор СССР, 1970 г.
[3 ] . Санитарные правила при работе с эпоксидными смолами. Госсанинспекция СССР, 1960 г.
[4 ] . Типовая инструкция по охране труда при хранении и перевозке горюч их, легко
воспламеняющихся и взрывоопасных грузов. Оргт рансст рой, 1978 г.
[ 5 ] . Правила пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ. П ПБ1 -93
Российской Федерации.
218

219.

219

220.

220

221.

221

222.

222

223.

223

224.

224

225.

225

226.

226

227.

227

228.

228

229.

229

230.

230

231.

231

232.

232

233.

Материалы лабораторных испытаний фрагментов , узлов . чертежей на сдвиг трубопровода в
программном комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения
№№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
233

234.

растягивающих нагрузках , на сдвиг трубопровода в программном комплексе SCAD
Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743,
демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для
восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих нагрузках в
трубопроводах и предназначенного для сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов,
серийный выпуск (в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для трубопроводов необходимо
использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения трубопроводов фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг, с использованием
фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз
шпильки медным обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова, ОСТ
36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001.050- 73,альбома 1-487-1997.00.00 и
изобрет. №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandantiseismic-friction-damping-device и согласно изобретения «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02,
патент № 165076 RU, Бюл.28, от 10.10.2016, в местах подключения трубопроводов к оборудованию
для очистки промышленного масла, трубопроводы должны быть уложены в виде "змейки" или
"зиг-зага "), хранятся на кафедре теоретическая механика по адресу: ПГУПС 190031, СПб,
Московский пр 9 , кафедра теоретической механики проф дтн А.М.Уздин [email protected]
[email protected] [email protected] [email protected]
[email protected]
(931) 280-11-94, (921) 962-67-78, (999) 535-47-29, (996) 798-26-54,
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
234

235.

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
Транспортировка
и
47
хранение
элементов
законсервированных грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.5
46
и
деталей,
49
Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные 49
поверхности шайб
6.6
7
Сборка ФПС
49
Список литературы
51
235

236.

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 фрикционноподвижные 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
236

237.

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.
в принципе может позволить задание и регулирование несущей способности соединения. Именно эту
цель преследовали предложения [3,14-17].
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 систематического изложения общей
237

238.

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
238

239.

фактического касания тел, вторая – деформированием тончайших поверхностей
слоев контактирующими микронеровностями взаимодействующих деталей.
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
239
внешнем
трении
переход
части

240.

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 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
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+.
240

241.

Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (14521519). 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:
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 2 cos 2
,
где t – промежуток времени движения тела по плоскости на участке длиной
S;
g – ускорение свободно падающего тела.
2)
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
241

242.

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)
– 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).
3) Ш.Кулон (1736-1806) – французский инженер, физик и механик, член Французской академии наук
242

243.

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 пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от
рода материала и его физических свойств, а также от степени обработки
поверхностей соприкасающихся тел:
FСК
f СК N
(рис. 2.1 в).
243

244.

Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
G
X
N
X
G
Fсц
а)
в)
б)
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
fСЦ 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).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения
за очень короткий промежуток времени
Этим промежутком времени
max до F
изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2).
часто пренебрегают.
244

245.

В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент
трения скольжения зависит от скорости (законы Кулона установлены при
равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
(v)
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком f СК
(рис.2.3).
v0
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда
сила FСК достигнет своего нормального значения FСК
vКР
-
критическое
значение
скорости,
f СК N ,
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):
FСК
fСК
N
S p0 .
[У Кулона: FСК
В
формуле
fСК N
Дерягина:
А , где величина А не раскрыта].
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.
245

246.

Дерягин также показал, что коэффициент трения скольжения зависит от
( N ) , причем при
нагрузки N (при соизмеримости сил N и S p0 ) - fСК
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:
F
arctg n ,
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
методике Минкина-Доронина).
Трение качения
246
Fn
и Fτ определяются по

247.

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.
247

248.

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
Vc
C
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4
обязано силе сцепления FСЦ , которая образует вторую составляющую полной
реакции опорной поверхности).
Момент пары сил
N, G
называется моментом сопротивления качению.
Плечо пары сил «к» называется коэффициентом
трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент
Fсопр
Vс
C
сопротивления
качению
определяется формулой:
MC
N k,
где N - реакция поверхности рельса, равная
вертикальной нагрузке на колесо с учетом его
Fсц
N
веса.
Рис. 2.5
248

249.

Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое
можно 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
R
N h,
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
Fск
Fск
r
О
Трение верчения возникает при вращении тела,
опирающегося на некоторую поверхность. В этом
случае следует рассматривать зону контакта тел, в
Fск
Рис. 2.6.
точках которой возникают силы трения скольжения
249

250.

FСК (если контакт происходит в одной точке, то трение верчения отсутствует –
идеальный случай) (рис.2.6).
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
мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
к (мм)
f ск
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
250
5

251.

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 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,
251

252.

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
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
закономерностям. Износ
фрикционных
пар
подчиняется
следующим
пропорционален пути трения s,
=ks s,
(2.1)
а интенсивность износа— скорости трения
kv
s
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу
пути трения пропорциональна удельной нагрузке р,
s
(2.3)
kp p
Мера
интенсивности
износа
рv
определенной на практике (pv<С).
252
не
должна
превосходить
нормы,

253.

Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется
интегральной функцией времени или пути трения
t
s
k p pds .
k p pvdt
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален
работе сил трения W
kw W
kp
f
s
Fds .
W; W
0
Здесь сила трения F=f N = f p
нормального давления;
(2.5)
; где
f – коэффициент трения, N – сила
- контурная площадь касания пар.
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
253

254.

Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС
являются
экспериментальные
нахлесточных
соединений
[13],
исследования
позволяющие
одноболтовых
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.
На
третьей
стадии
происходит
срыв с места одной из шайб и
дальнейшее
взаимное
соединяемых
смещение
элементов.
В
процессе подвижки наблюдается
интенсивный
износ
во
контактных
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
всех
парах,
сопровождающийся
падением
натяжения
и,
следствие,
1 – упругая работа ФПС;
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
способности
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных254
поверхностей.
болтов
снижение
соединения.
как
несущей

255.

В процессе испытаний наблюдались следующие случаи выхода из
строя ФПС:
• значительные взаимные перемещения соединяемых деталей, в
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 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;
255

256.

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
256

257.

болта. В свою очередь натяжение болта определяется его деформацией
(на второй стадии деформирования 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
(3.1)
K N,
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
N
N0
здесь
EF
l
a
N1
a
N0 -
N1
(3.2)
N2
начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
, где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
f(s)-
k
увеличение
натяжения
болта
вследствие
его
деформации;
( s ) - падение натяжения болта вследствие его пластических
N2
деформаций;
s - величина подвижки в соединении,
- износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1
N2
0.
Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V
можно представить в виде:
V
d
dt
d ds
ds dt
V ср ,
(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)
(3.4)
(s) ,
где k K / Vср .
257

258.

Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
s
k N0 a 1
1 e kas
e ka( s z ) k
k
f(z)
( z ) dz ,
0
или
s
k
N0 a 1
e kas k
k
f(z)
ekazdz
(z)
(3.5)
N0 a 1 .
0
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно
упрощается, так как в этом случае N1
функции
и
f(z)
использование
( z ),
входящие
интеграла.
(3.5)
в
(3.5).
позволяет
формулу для определения величины износа
1 e kas
0 , и обращаются в 0
N2
С
учетом
получить
следующую
:
(3.6)
k N0 a 1
Падение натяжения
сказанного
N при этом составит:
1 e kas
N
(3.7)
k N0 ,
а несущая способность соединений
определяется по формуле:
T
T0 f
T0
1
N
T0
1 e kas
1 e kas
f
k
N0
a 1
a 1 .
k
(3.8)
Как
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
видно
из
полученной
формулы относительная несущая
способность соединения КТ =Т/Т0
определяется
параметрами
всего
-
двумя
коэффициентом
износа k и жесткостью болта на растяжение а. Эти параметры могут
258

259.

быть заданы с достаточной точностью и необходимые для этого данные
имеются в справочной литературе.
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
соединений
существенно
несущей
на
для
стыковых
80-94%.
Весьма
характер
способности
падений
соединения
сказывается коэффициент износа k. На
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
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 сейсмоизолирующего элемента конструкции рассчитывать
усилия в ней, моделируя ФПС демпфером сухого трения.
259

260.

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)
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки
(рис. 3.3), то длина искривленной оси стержня составит:
1
2
L
du
dx
1
1
1
1
2
dx
s
8l 2
1
2
cos 2
1
1
2
1 s
1
2
2 2
2
4l
cos
2l
dx
1
1
2
x
dx 1
2l
2
s2 2
8l
2
cos
x
dx
2l
2
s2 2
.
8l
2
Удлинение болта при этом определится по формуле:
s2 2
.
8l
l L l
(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)
s2
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)
260

261.

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.:
( s )) 0 .
кf ( s )
lim ( N0
(3.12)
s
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:
(s)
N пл ) ( 1 e q( s Sпл ) )
N пл ( NТ
1
( s s0 )
(3.13)
( s S пл).
Подстановка выражений (3.11, 3.12) в интеграл (3.5) приводит к
следующим зависимостям износа листов пакета
от перемещения s:
при s<Sпл
N0
( 1 e k1as )
a
s
k 2
s
al
2
s
k1a
2
k1a
2
1 e k1as ,
(3.14)
при Sпл< s<S0
(s)
e
I
N
( Sпл ) k1( T 1 ek1a( S пл s )
k1a
( S пл s )
e
k1a( S пл s )
NT N пл
k1 a
(3.15)
),
при s<S0
(s)
II ( S )
0
Несущая
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
способность
(3.16)
соединения
определяется
при
этом
выражением:
T
T0
fv a
(3.17)
.
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)
261

262.

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
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.
262

263.

Рис. 3.4 Теоретическая диаграмма деформирования ФПС
263

264.

26
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
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД.
Высокопрочные болты были 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.
264
4.

265.

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
Рис. 4.1 Общий вид образцов
размещение слишком большого количества болтов,
ПС с болтами 48 мм
необходимо
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.
265

266.

Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки
10ХСНД. Высокопрочные болты были 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).
266

267.

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
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,
соединения:
после
до
проскальзывания
проскальзывания
листов
элементов
пакета
и
после
проскальзывания шайбы относительно наружного листа пакета. Вместе
с
тем,
необходимо
отметить
существенный
разброс
полученных
диаграмм. Это связано, по-видимому, с тем, что в проведенных
испытаниях принят наиболее простой приемлемый способ обработки
листов
пакета.
Несмотря
на
наличие
267
существенного
разброса,

268.

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;
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
диаграммы.
268
цифровки
экспериментальной

269.

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;
На
рис. 4.4
и
4.5
привед
ены
характе
рные
диагра
Рис. 4.5
Рис.4.4
деформирования
соответствующие
ФПС,
им
ммы
полученные
теоретические
экспериментально
диаграммы.
и
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 резким падением скорости подвижки
перед остановкой, не учитываемым в рамках предложенной теории
расчета ФПС. Для болтов диаметром 24 мм было обработано 8
экспериментальных
определения
диаграмм
параметров
деформирования.
соединения
приведены в таблице 4.1.
269
для
каждой
Результаты
из
подвижек

270.

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 параметров. Их значения приведены в таблице 4.2. Как
видно из приведенной таблицы, значения параметров характеризуются
значительным
разбросом.
Этот
факт
затрудняет
применение
одноболтовых ФПС с рассмотренной обработкой поверхности (обжиг
листов
пакета).
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
270

271.

q, мм-1
f0
Nо,кН
0.00019
0.329
165.6
165.6
0.00022
0.036
87.7
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета
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 , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )...pk ( k )d 1d 2 ...d k
T( s )
(T
DT
(5.1)
T )2 p1 p2 ...pk d 1d 2 ...d k
(5.2)
... T 2 p1 p2 ...pk d 1d 2 ...d k
T
T
2
(5.3)
DT
В приведенных формулах:
271

272.

T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T
от подвижки s и параметров соединения
i;
в нашем случае в качестве
выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
параметров
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
учесть,
что
в
предыдущих
математических ожиданий
i
min
i
max
исследованиях
и стандарта
i,
и нормальное. Если
получены
величины
то соответствующие
функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при
2 i 3
3
(5.4)
3
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
e
i ai
2 i2
2
(5.5)
.
Результаты 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
272

273.

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:
T0
T
T
3
n
k
T
3
T
3
e kas
T
T0
T
3
k
dk
dT
2 k 3
2 T 3
(5.7)
sh( sa k 3 )
nT0 e kas
.
sa k
При нормальном законе распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов определится следующим
образом:
( k k )2
( T T )2
T
1
T e kas
n
T
e
2
2 T2
1
k
2
e
2 k2
( k k )2
( T T )2
n
1
T 2
Если
Te
2 T2
учесть,
математическим
dkdT
1
dT
что
k 2
для
ожиданием
e kase
любой
2 k2
dk .
случайной
функцией
x
величины
распределения
x
с
р(х}
выполняется соотношение:
x
x p( x ) dx ,
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей
способности
соединения
Т
равна
математическому
начальной несущей способности Т0. При этом:
273
ожиданию

274.

T
kas
1
nT0
2 k2
e
2
k
( k k )2
dk .
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный
квадрат, получим:
T
1
nT0
k k as k2
2 k2
e
k 2
as k2
as k
1
nT0
k
2
e
2
e
Подынтегральный
1
множителя
k
2
2
as k
as k2
2
dk
k k as k2
2 k2
член
2
в
dk .
полученном
выражении
с
учетом
представляет не что иное, как функцию плотности
нормального распределения с математическим ожиданием k as
среднеквадратичным отклонением
k
2
k
и
. По этой причине интеграл в
полученном выражении тождественно равен 1
и выражение для
несущей способности соединения принимает окончательный вид:
ask
T
a 2 s 2 k2
2
nT0 e
.
(5.8)
Соответствующие принятым законам распределения дисперсии
составляют:
для равномерного закона распределения
D
2
nT0 e 2 ask
где F ( x )
1
shx
;x
x
2
T
2
T0
F( 2 x )
(5.9)
F ( x )2 ,
sa k 3
для нормального закона распределения
274

275.

D n T0
2
где A1
2
T
1
( A1 ) e
A1
T0
2
2
1 A
e 1
2
( A)
,
(5.10)
полученные
зависимости
2as( k2 as k ).
Представляет
интерес
сопоставить
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
1
kas
T
nT0
e
sh( x )
x .
коэффициент
(5.11)
перехода
от
одноболтового
к
многоболтовому
соединению
T
1
nT0 e
sh( x )
.
x
kas
Наконец
отклонения
1
для
с
(5.12)
относительной
величины
среднеквадратичного
с использованием формулы (5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas n
1
2
T
2
T0
sh 2 x
2x
shx
x
2
(5.13)
.
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального
распределения:
2
1 A
e 1
2
( A) ,
(5.14)
275

276.

2
1
e
2
2
1
n
2 2
k s kas
2
1
1
2
T
2
T0
1
( A) ,
(5.15)
( A1 ) e A1
1 A
e 1
2
2
( A)
(5.16)
,
где
2 2
ks
A
2
2 s ka ,
2 As( k2 sa
A1
k ),
( A)
2
A
2
e z 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
(5.17)
T1
Согласно (5.12)
lim x
ожидания коэффициента износа
k
k
1
. В частности,
1
при неограниченном увеличении математического
k или смещения s. Более того, при выполнении условия
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:
276

277.

lim
s
2
1
lim e( kas
2s
A)
1
( A) .
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:
lim 1
x
x
1
lim
e
x
2
x2
2
1
.
x
277

278.

1=
а)
2=Т/nT0
S, мм
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
278

279.

б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼- l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм;
279
- l=80мм;

280.

1
а)
S, мм
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
280

281.

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:
lim
s
2
1
lim e kas
s
2
A
1
e
2
A2
2
1
A
0.
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых
соотношениях
k и k.
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.
281

282.

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
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
:
S , S0
1 при 0
S
0 при S
S0
S0
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k ,S0 ) 1
282
( S , S0 ) ,
(5.21)

283.

где T1( S ) T0
( Tmax
T0 )
S
,
S0
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
I2
(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:
I1
T0
( Tm ax T0 )
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTm ax
I 1,1
I 1,2
s
S0
s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tm ax )
I 1,3
(5.23)
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0
T0
s , S0 p( S0 )dS0
S0
Tmax p( Tmax )dTmax
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
xp( x )dx
p( x )dx
x,
и
1
то получим
I 1,1 T
( s ,S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
I1,2
Tmax
S0 T0 Tmax
T max
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 .
S0
283

284.

I1,3
T0
S0 T0 Tmax
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 .
S0
T0
S0
Если ввести функции
1( s )
( s , S0 ) p( S0 ) dS0
(5.24)
и
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 ,
S0
1( s )
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I1 T 1( s ) ( T max
(5.26)
T 0 )s 2 ( s ).
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
функция
1
1 erf ( s ) ,
а
записывается в виде:
( S0 S 0 ) 2
e
2
s
2 s2
S0
(5.29)
dS0 .
Для равномерного распределения функции
представлены аналитически:
284
1
и
2
могут быть

285.

1 при s
1
S0
S0
s при S 0
s 3
0 при s
1
2 s 3
1
2
ln
ln
s 3
S0
s 3
S0
s 3
s 3
S0
при s
S0
при S 0
s
2 s 3
0 при s
S0
(5.30)
s 3
s 3.
S0
S0
s 3 s
s 3
s 3 s
S0
(5.31)
s 3
s 3
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:
T0
I1
( T max
1
2 s 3
T0 )
T 0 S0
S
2 s 3
s
3
при
0 при
S
0 при S
I2
Tm
2 s 3
S0
S0
s
ln
S0
s
3
S0
s
3
S ln
S0
S0
s
при
3
3
S
S0
( T max
s
s
S
S0
s
s
T 0 )S ln
3
S0
s
s
причем F ( x ) Ei ax( k
(5.32)
3
3
s 3
F( S ) F( s 3 )
3
при S
k
3)
S0
(5.33)
s 3,
Ei ax( k
k
3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei -
интегральная показательная функция.
Полученные
экспериментальных
формулы
подтверждены
исследований
многоболтовых
результатами
соединений
и
рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких
конструкций с ФПС.
285

286.

42
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
12
15
диаметр по сечения
телу по резьбе
по
болта
16
201
157
Размер
Диаметр
Размеры шайб
Толщина
Диаметр
под ключ опис.окр.
внутр.
нар.
гайки
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
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.
6.
286

287.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И
СООРУЖЕНИЙ С ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология
элементов
изготовления
соединения,
ФПС
включает
подготовку
выбор
контактных
материала
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
льный
диаметр
болта
Высота Высот Разме Диамет
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
287

288.

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
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 при номинальном диаметре
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
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 54
70
38 42 46 50 54 60
75
38 42 46 50 54 60 66
80
38 42 46 50 54 60 66
85
38 42 46 50 54 60 66
90
38 42 46 50 54 60 66 78
95
38 42 46 50 54 60 66 78
100
38 42 46 50 54 60 66 78
105
38 42 46 50 54 60 66 78 90
110
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
115
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
120
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
125
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
130
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
140
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
150
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
160,
170,
190,
200, 44 48 52 56 60 66 72 84 96 108
180
240,260,280,
220
Примечание:
знаком * отмечены болты с резьбой по всей длине стержня.
300
Для консервации контактных поверхностей стальных деталей
следует применять фрикционный грунт ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для
288

289.

нанесения на опорные поверхности шайб методом плазменного
напыления антифрикционного покрытия следует применять в
качестве материала подложки интерметаллид ПН851015 по ТУ-141-3282-81, 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.
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
Группа
х геометрию
Не
20
23
25
28
30
33
36
40
45
52
определяющи
Длины овальных
х геометрию
отверстий
в
элементах
для
пропуска
высокопрочных болтов назначают по результатам вычисления
максимальных абсолютных смещений соединяемых деталей для
каждого ФПС по результатам предварительных расчетов при
обеспечении
несоприкосновения
болтов
о
края
овальных
отверстий, и назначают на 5 мм больше для каждого возможного
направления смещения.
289

290.

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
поверхностями
прокатных
полок
или
профилей
при
с
наличии
непараллельными
непараллельности
наружных плоскостей ФПС должны применяться клиновидные
шайбы, предотвращающие перекос гаек и деформацию резьбы.
290

291.

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 902274.
Оценка шероховатости контактных поверхностей производится
визуально сравнением с эталоном или другими апробированными
способами оценки шероховатости.
291

292.

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 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
292

293.

количестве 66,7% по весу, и связующего в виде жидкого калиевого
стекла плотностью 1,25, взятого в количестве 33,3% по весу.
Каждая
партия
документации
на
материалов
должна
соответствие
ТУ.
быть
проверена
Применять
по
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.
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
помещении.
ВЖС
При
83-02-87
отсутствии
наносится
под
атмосферных
навесом
осадков
или
в
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.
293

294.

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.
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:
294

295.

"Санитарные правила при окрасочных работах с применением
ручных распылителей" (Министерство здравоохранения СССР, №
991-72)
"Инструкцию
оборудования
по
санитарному
производственных
содержанию
предприятий"
помещений
и
(Министерство
здравоохранения СССР, 1967 г.).
При
пневматическом
увеличения
методе
туманообразования
распыления,
во
и
лакокрасочного
расхода
избежание
материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску
следует производить в респираторе и защитных очках. Во время
окрашивания
в
располагаться
таким
материала
имела
закрытых
помещениях
образом,
направление
чтобы
струя
маляр
должен
лакокрасочного
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
надежность
окрасочной
аппаратуры
присоединения
и
инструмента,
воздушных
а
шлангов
также
к
краскораспределителю и воздушной сети. Краскораспределители,
кисти и терки в конце рабочей смены необходимо тщательно
очищать и промывать от остатков грунтовки.
На каждом бидоне, банке и другой таре с пигментной частью и
связующим должна быть наклейка или бирка с точным названием
295

296.

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.
296

297.

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
должно иметь
покрытие
загрязнений,
контактных
поверхностей
не
масляных пятен и механических
повреждений.
При
наличии
поверхности
загрязнений
должны
и
быть
масляных
обезжирены.
пятен
контактные
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
297

298.

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.
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
гайковертами
на
болты
90%
от
и
осуществляют
проектного
их
усилия.
натяжение
При
сборке
многоболтового ФПС установку болтов рекомендуется начать с
болта находящегося в центре тяжести поля установки болтов, и
298

299.

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.
Ensuring the thermal stability of pipelines in case of temperature
differences and explosion safety , excluding the formation of a progressive
collapse of the pipeline from the explosion of gas, oxygen and ensuring the
safe operation of pipelines using in the butt joints of pipes in stretched
zones, oblique damping compensators on friction-movable bolted joints to
ensure the explosion resistance of pipelines
299