14.67M

Category:

Construction

Обеспечение сейсмостойкости, за счет легкой сбрасываемости панелей с существующего здания

1.

Газета «Земля РОССИИ» №94
(газета «Земля России» имеет свидетельство о регистрации № П
0931 от 16.05.94 г. Настоящее свидетельство выдано :Начальником
Северо-западного регионального управления государственного
комитета Российской Федерации по печати ( г СПб) Ю.В
Третьяковым )Учредитель организация "Сейсмофонд» ОГРН
;1022000000824, ИНН ;2014000780
Союз добровольцев Донбасса: 125947, Москва,
ул.Заморенова, 9.ст 1, ( 921) 9626778, (996) 798-26-54
Карта СБЕР : 2202 2006 4085 5233 Счет получателя:
40817810455030402987
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Использования гасителей динамических колебаний с применением
легко сбрасываемости последних двух этажей жилого здания, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости
панелей с существующего здания, при импульсных растягивающих
нагрузках, с использованием протяжных фрикционно-подвижных
соединений с контролируемым натяжением из латунных
ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух
сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного
болта и их программная реализация расчета, в среде
вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , №
2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 ( При сбрасывании навесных
панелей, масса здания уменьшается, частота собственных колебаний
увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает) СТУ ЛСК Специальные
технические условия с использованием изобретений проф .дтн
ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», №
165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616
А.М.Уздин докт. техн. наук, проф. кафедры «Теоретическая механика» ПГУПС
[email protected]
1

2.

Х.Н.Мажиев -. Президент ОО «СейсмоФонд», ИНН 2014000780 [email protected]
(921) 962-67-78
Б.А.Андреев - зам През орг. «Сейсмофонд» ОГРН 1022000000824 [email protected] (999) 535-47-29
Е.И.Андреева
зам Президента организации «СейсмоФонд» (996) 798-26-54 [email protected]
https://disk.yandex.ru/d/jsuUAp-0Un_GkA https://ppt-online.org/941232
https://ru.scribd.com/document/515600203/Ispolzovaniy-Gasiteley-Dinamicheskix-Kolebaniy-Obrusheniem-Pyatogo-EtajaObespecheniya-Seismostoykosti-351-Str
2

3.

4.

Сейсмичность в Чечне возросла до
девяти баллов
07.09.2007 17:53
Грозный. В начале этого года в Министерстве строительства Чечни создан ГУ
«Республиканский центр по сейсмической безопасности».
Центр был создан для проведения работ по сейсмостойкости зданий и
сооружений на территории Чеченской Республики, в которой проблема
сейсмостойкости возникла не сегодня. Еще в 70 годы на территории
республики наблюдались значительные подземные толчки. В начале 2000
годов сейсмичность на территории Чечни была повышена до девяти баллов.
- Исходя из новых требований, работы по разработке проектно-сметной
документации по проведению работ проводится с учетом новых требований.
Однако остается значительный фонд жилья и других социальных объектов,
которые не устанавливаются в рамках новых требований сейсмостойкости.
Эти объекты в ближайшее время нам не удается включить в федеральную
целевую программу по восстановлению экономики и социальной сферы. Эти
вопросы параллельно решались другой федеральной целевой программой
«Сейсмостойкость на территории России на 2002 – 2010 годы». Для участия в
этой программе и был создан Республиканский центр сейсмобезопасности на
территории Чеченской Республики, - рассказал начальник управления
экономики и финансов министерства строительства ЧР Аслан Мальсагов. Необходимо отметить, что в настоящее время Министерством регионального
развития Российской Федерации ведется разработка новой федеральной
целевой программы «Повышение устойчивости основных объектов и систем
жизнеобеспечения в сейсмоопасных районах РФ» на 2009 – 2017 годы. При
участии созданного республиканского центра мы надеемся, что в Чечне
данные работы будут проводиться более активно.
При проведении работ по восстановлению объектов на территории Чечни в
рамках федеральной целевой программы и их реконструкции учитываются
новые требования сейсмостойкости, а также при разработке проектно-сметной
документации и при осуществлении технического надзора. Кроме этого для
контроля серии требований проектно-сметная документация проходит
госэкспертизу. Однако, как заметил Аслан Мальсагов, значительная часть
объектов сферы образования и медицины из-за ограниченности ФЦП не
реконструированы и остались на уровне косметического ремонта. По ним
4

5.

должны проводиться работы по усилению сейсмостойкости. Сроки и темпы
этих работ будут зависеть от возможностей бюджета республики и
софинансирования со стороны федерального центра, которые ожидается
только в 2009 году.
Первоочередная задача, которую ставит перед собой Республиканский центр
по сейсмической безопасности: за 2008 год основательно подготовиться к
участию к Федеральной целевой программе.
- Основные наши работы зависят от паспортизации объектов. С начала 2009
года мы надеемся, что темпы строительно-восстановительных работ будут
соответствовать всем необходимым требованиям, - подчеркнул Аслан
Мальсагов.
Объемы финансирования для реализации программы могут быть разными.
Например, строительство жилья на данный период доведено до 21 тысячи
рублей за один квадратный метр. Эти параметры могут меняться в
зависимости от объекта и состояния грунтов. Ориентировочно эта сумма
будет изменяться от пяти до двадцати тысяч за квадратный метр.
Необходимо отметить еще один аспект сейсмобезопасности в Чечне: из-за
отсутствия лаборатории в настоящее время в республике практически не
проводится мониторинг сейсмичности.
В рамках программы планируется наладить сеть лабораторий сейсмических
станций, которые будут отслеживать сейсмичность территорий и
прогнозировать обстановку. Еще одна функция центра – это сейсмическое
микрорайонирование, если брать общий балл 9 баллов по Чечне, то стоимость
строительно-восстановительных работ будет завышена. Но у нас есть
определенные районы, где сейсмичность достигает семи или восьми баллов.
Центр будет определять проводить обследование, каждой новой застройки и
площадки, уточнять уровень сейсмичности, в результате чего будут
значительно сокращены капитальные вложения при обеспечении
сейсмобезопасности.
https://grozny-inform.ru/news/blogs/2822/
5

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Расчет легко сбрасываемых конструкции Борис Андреев ручной СКАД
15

16.

Рис Приннципиальная схема упруго - фрикционо-подвижных
соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа
пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с
контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
Республика Беларусь на основе использования изобретений проф
.дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная»,
№ 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616
16

17.

Рис 2 Приннципиальная схема упруго - фрикционо-подвижных
соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа
пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений на болтах с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
Республика Беларусь
17

18.

19.

20.

21.

22.

23.

Рис
23

24.

Приннципиальная схема упруго - фрикционо-подвижных соедеиний
для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа пятиэтажки
(хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с контрольным
натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с контролируемым
натяжением, расположенные в овальных отверстиях согласно СП
16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-2742012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск , Республика
Беларусь на основе использования изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076
«Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616
24

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

Рис На рисунке показан узел гасителе динамических колебаний для применения
легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с
использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с
контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном
сечении резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине
резьбы латунного болта и их программная реализация расчета, в среде
вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн
ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании
навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания:
масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а
сейсмическая нагрузка падает , и приннципиальная схема упруго - фрикционоподвижных соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа
пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с контрольным
натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с контролируемым
натяжением, расположенные в овальных отверстиях согласно СП 16.13330.2017
Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные
конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск , Республика Беларусь на основе
использования изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616
38

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

СТУ для гасителя динамических колебаний с применением легко
сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с
использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с
контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в
поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными
лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация
расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых
соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания:
масса здания уменьшается, частота собственных колебаний
увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает с разрушение
последних двух этажей, со сбрасыванием легко со
скальзываемыми панелями, пятого последнего этажа
хрущевки, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная», №2010136746, 1143895, 1168755, 1174616,
165076, с демонтажем сварочных креплений на пятом этаже разработан организацией
«Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824 ИНН 2014000780 для использования в виде
гасителе динамических колебаний, с применением фрикционно-подвижные болтовые соединения
и разрушение легко сбрасываемых панелей пятого этажа хрущевки, согласно изобретения №
154506 «Панель противовзрывная» с демонтажем сварочных креплений на пятом этаже, для
повышения сейсмостойкости существующих панельных оставшихся двух пятиэтажек не
разрушенных землетрясением 27 мая 1995 у памятника Ленина в г. Нефтегорске, и их
программная реализация расчета существующих пятиэтажек на прогрессирующее
лавинообразное обрушение в среде вычислительного комплекса SCAD Office
https://disk.yandex.ru/d/yy-KliUZoKUkpw https://ppt-online.org/939831
https://ru.scribd.com/document/515008766/6947810-NEFTEGORSK-Razrabotka-Spetsialnix-Texnicheskix-Usloviy-DlyaIspolzovaniya-Plasticheskogo-272-Str
https://disk.yandex.ru/i/MoY-mWqngh6dkw https://ppt-online.org/939196
Выводы:
1. Предлагаемый метод создания гасителя динамических
колебаний с использованием гасителей динамических колебаний для
применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей
жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко
сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных
растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно51

52.

подвижных соединений с контролируемым натяжением из латунных
ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с
образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их
программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD
Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина №
154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , №
2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых
соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания:
масса здания уменьшается, частота собственных колебаний
увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает в виде "пластических
шарниров» ЛСК+ ФПС с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости
пятиэтажки" с использованием ФПС+ЛСК", позволяет их
использовать как энергопоглотители при многокаскадного
демпфирования , для существующих пятиэтажек в г Магнитогорск
. Поэтому организацией «Сейсмофонд» предложено применять гасители динамических
колебаний с использованием фрикционно-подвижные болтовые соединения с длинными овальными
отверстиями на пятом обрушающимся этаже и легко сбрасываемыми панелями и кровли
пятого этажа хрущевки, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная» с
демонтажем сварочных креплений на пятом этаже, для повышения сейсмостойкости
существующих панельных оставшихся двух пятиэтажек не разрушенных землетрясением 27 мая
1995 у памятника Ленина в г. Нефтегорске, и их программная реализация расчета
существующих пятиэтажек на прогрессирующее лавинообразное обрушение в среде
вычислительного комплекса SCAD Office
Поэтому организацией «Сейсмофонд» предложено применять гасители динамических
колебаний с использованием фрикционно-подвижные болтовые соединения с длинными овальными
отверстиями на пятом обрушающимся этаже и легко сбрасываемыми панелями и кровли
пятого этажа хрущевки, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная» с
демонтажем сварочных креплений на пятом этаже, для повышения сейсмостойкости
существующих панельных оставшихся двух пятиэтажек не разрушенных землетрясением 27 мая
1995 у памятника Ленина в г. Нефтегорске, и их программная реализация расчета
существующих пятиэтажек на прогрессирующее лавинообразное обрушение в среде
вычислительного комплекса SCAD Office
2. Разработан общий подход
применении гасителей динамических колебаний с
использованием фрикционно-подвижные болтовые соединения с длинными овальными
отверстиями на пятом обрушающимся этаже и легко сбрасываемыми панелями и кровли
пятого этажа хрущевки, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная» с
демонтажем сварочных креплений на пятом этаже, для повышения сейсмостойкости
существующих панельных оставшихся двух пятиэтажек не разрушенных землетрясением 27 мая
1995 у памятника Ленина в г. Нефтегорске, и их программная реализация расчета
существующих пятиэтажек на прогрессирующее лавинообразное обрушение в среде
вычислительного комплекса SCAD Office
, и определено место на последнем
52

53.

пятом этаже хрущевки, применения и фрикционо-подвижных
болтовых соединений ФПС + ЛСК ( легко сбрасываемее
конструкции пятого последнего этажа , оборудованного под
кладовки, складские помещения без людей при возможном
пластическом –мягком обрушении пятого этажа при
многокаскадном демпфировании, при импульсных растягивающих
нагрузках , по изобретениям проф дтн ПГУПС А.М.Уздина №№
1143895, 1168755, 1174616 ) , которые напрямую влияет на
количество энергии рассеиваемой на «пластическом шарнире».
3. Для повышения надѐжности зданий и сооружений полезно
совместное использование нескольких систем путѐм объединения их
между собой, например фланцевые –фрикционно –подвижные
болтовые соединения и легко –сбрасываемые конструкции ( №
154506 «Панель противовзрывная» и создания расчетных
пластических шарниров в среде вычислительного комплекса SCAD
Office , согласно патента № 2010136746
4. Разработаны специальные технических условий (СТУ) организацией «Сейсмофонд»
при СПб ГАСУ , для применения гасителей динамических колебаний с использованием
фрикционно-подвижные болтовые соединения с длинными овальными отверстиями на пятом
обрушающимся этаже и легко сбрасываемыми панелями и кровли пятого этажа хрущевки (
согласно патента №154506 «Панель противовзрывная»), с демонтажем сварочных креплений на
пятом этаже, для повышения сейсмостойкости существующих панельных оставшихся двух
пятиэтажек не разрушенных землетрясением 27 мая 1995 у памятника Ленина в г.
Нефтегорске, и их программная реализация расчета существующих двух пятиэтажек на
прогрессирующее лавинообразное обрушение, взаимодействие здания с геологической средой, в среде
вычислительного комплекса SCAD Office, согласно изобретения № 2010136746 и впервые
использовать ДИНАМИЧЕСКИе и упругоплатические гасители ( шарниры)
КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ существующих двух уцелевших пятиэтажки . Рядом с памятником
Ленина в СЕЙСМИЧЕСКи АКТИВНОй зоне Сахалина в г Нефтегорск и установка
фланцевых фрикционно –подвижных болтовых соединений , для не разрушенных еще
хрущевок согласно изобретениям № 165076 «Опора сейсмостойкая», № 2010136746,
№ 154506 «Панель противовзрывная», № 1143895, 1168755, 1174616, оперативно
выполнит организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ
Адрес организации :190005, СПб, 2-я Красноармейская ул д 4 ИНН 2014000780 КПП
201401001 ОГРН 1022000000824 [email protected] [email protected] (921) 96267-78, (996) 798-26-54
53

54.

В Российской Федерации перспективные по добыче природного газа и нефти
районы отличаются высокой сейсмической активностью. В статье изучено
воздействие cейсмических волн на напряженно-деформированное и
упруго - фрикционо-подвижных соедеиний для легкосбрасываемых
соедиений пятого этажа пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно протяжных соединений с контрольным натяжением на бронзовых болтах со
сточенным зубьями с контролируемым натяжением, расположенные в
овальных отверстиях согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции
dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные конструкции, с
использованием узлов гасителей динамических колебаний для применения
легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с
использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с
контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в
поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными
лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация
расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616
При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания
уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает
Более подробно см : Правила расчета dnl13468 Минск , Республика Беларусь
на основе использования изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076
«Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616 Рис Приннципиальная схема упруго - фрикционоподвижных соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого
этажа пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с
контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
Республика Беларусь на основе использования изобретений проф
54

55.

.дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная»,
№ 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616
Однако в расчетах , не всегда используется численное
моделирование на сдвиг для легкосбрасываемых соедиений
пятого этажа пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных
соединений с контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным
зубьями с контролируемым натяжением, расположенные в овальных
отверстиях согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п
14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета
dnl13468 Минск , Республика Беларусь на основе использования
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , №
2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 трубопровода в
программном комплексе SCAD Office, со скошенными торцами,
согласно изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих
компенсаторов на фрикционно-подвижных 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, особенного
косые на фланцевых болтовых креплениях
Сейсмические движения земной коры способствуют появлению
значительных горизонтальных и вертикальных деформаций грунтов и могут
привести к авариям последствиям пятиэтажек (хрущевок )
фрикционно - протяжных соединений, где необходимо использовать
фрикционно-подвижные соединения с контрольным натяжением на
бронзовых болтах со сточенным зубьями с контролируемым натяжением,
расположенные в овальных отверстиях согласно СП 16.13330.2017
Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные
конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск , Республика Беларусь на
основе использования изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076
55

56.

«Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616
Одними из наиболее перспективных являются применение демпфирующих
виброгасящих упруго фрикционных антисейсмических компенсаторов, на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях для технологических трубопроводов и гасителей динамических колебаний для
применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения
сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных
растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с
контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой
части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их
программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для
обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота
собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает, и обладающие
гибкостью, имеющие небольшие размеры и обеспечивающие более четкую
работу технологического трубопроводной системы. Демпфирующие
маятниковые антисейсмические опоры ( патент 165076 «Опора
сейсмостойкая» имеет крестовидную, трубчатую и квадратную форму ,
устанавливают как на прямолинейных, так и на криволинейных участках
технологических трубопроводов, а также на участках трубопроводов,
пересекающих границу двух грунтовых толщ с резко отличающимися
свойствами.
Антисейсмические демпфирующие косые компенсаторы,
виброгасящих с упругофрикционными, косыми антисейсмических компенсаторов, на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях для технологических основе , так же патента № 165076 «Опора
сейсмостойкая» воспринимают перемещения, вызываемые растягивающими
и сжимающими усилиями, а также изгибающими моментами, возникающими
в технологическом трубопроводе.
Для активного гашения энергии сейсмических колебаний в продольном
направлении применяется схема упруго - фрикционо-подвижных
соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа
пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с
контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
56

57.

Республика Беларусь на основе использования изобретений проф
.дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная»,
№ 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616 Рис Приннципиальная схема упруго - фрикционоподвижных соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого
этажа пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с
контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
Республика Беларусь на основе использования изобретений проф
.дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная»,
№ 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616
упруго - фрикционо-подвижных соедеиний для
легкосбрасываемых соедиений пятого этажа пятиэтажки (хрущеки )
фрикционно - протяжных соединений с контрольным натяжением на
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА
бронзовых болтах со сточенным зубьями с контролируемым натяжением,
расположенные в овальных отверстиях согласно СП 16.13330.2017
Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные
конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск , Республика Беларусь на
основе использования изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076
«Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616, который предназначен для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более
баллов по шкале MSK-64
57
9

58.

59.

60.

В организации «Сейсмофонд» при ПГУПС , разработана и широко
внедряется виброизолирующая упруго - фрикционо-подвижных
соедеиний для легкосбрасываемых соедиений последнийх двух
этажей девятиэтажки с узлами гасителей динамических колебаний для применения легко
сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за
счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих
нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым
натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с
образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета,
60

61.

в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с
применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости
конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается,
а сейсмическая нагрузка падает
Однако, фрикционно - протяжных соединений с контрольным натяжением
на бронзовых болтах со сточенным зубьями с контролируемым натяжением,
расположенные в овальных отверстиях согласно СП 16.13330.2017
Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП 45-5.04-274-2012 Стальные
конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск , Республика Беларусь на
основе использования изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076
«Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755,
1174616, предназначенная для повышения надежности пятиэтажек
Приннципиальной схемой упруго - фрикционо-подвижных
соедеиний для легкосбрасываемых соедиений пятого этажа
пятиэтажки (хрущеки ) фрикционно - протяжных соединений с
контрольным натяжением на бронзовых болтах со сточенным зубьями с
контролируемым натяжением, расположенные в овальных отверстиях
согласно СП 16.13330.2017 Стальные конструкции dnl14257 ( п 14.3 ) и ТКП
45-5.04-274-2012 Стальные конструкции. Правила расчета dnl13468 Минск ,
Республика Беларусь на основе использования изобретений проф
.дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная»,
№ 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616 , можно ознакомится в ТКП 45-5.04-274-2021
61

62.

ТКП 45-5.04-274-2012 "Стальные конструкции.
Правила расчета" https://dwg.ru/dnl/13468
Болты установленные в отверстия с большим зазором или в короткие овальные отверстия при передаче усилия
перпендикулярно продольной оси отверстия ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС ТКП 45-5.04-274-2012 (02250)
установившейся практики
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Правила расчета
СТАЛЬНЫЯ КАНСТРУКЦЫ1 Правшы разлiку
Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь Минск 2013
УДК 624.014.2.04(083.74)
МКС 91.080.10 КП 06
Ключевые слова: стальные конструкции, болтовые соединения, сварные соединения, узлы, прочность,
устойчивость, выносливость, сдвиг, примеры расчета
Предисловие
Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в об¬ласти
технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом
нормировании и стандартизации».
1
РАЗРАБОТАН научно-проектно-производственным республиканским унитарным предприятием
«Стройтехнорм» (РУП «Стройтехнорм»), техническим комитетом по стандартизации в области архи¬тектуры и
строительства «Металлические и деревянные конструкции» (ТКС 09).
Авторский коллектив: руководитель темы, разделы 1-6 — канд. техн. наук Жабинский А. Н.; пункт 6.4.1 — Рябов А.
В.; пункт 6.4.3 — Кеда А. Н.; разделы 7 и 8 — канд. техн. наук Мартынов Ю. С.; подразделы 7.3 и 8.4 — Лагун Ю. И.,
Надольский В. В.; раздел 9 — канд. техн. наук Драган В. И., д-р техн. наук Давыдов Е. Ю.; раздел 10 — канд. техн.
наук Шурин А. Б., д-р техн. наук Давыдов Е. Ю.; раздел 11 — канд. техн. наук Мартынов Ю. С.; подразделы
11.2,11.3 и 11.4 — канд. техн. наук Зинкевич И. В.; раздел 12 — канд. техн. наук Мухин А. В.; раздел 13 — канд.
техн. наук Драган В. И.; раздел 14, при¬ложение А — Лагун Ю. И.; подраздел 14.6 — Новиков В. Е.
ВНЕСЕН главным управлением архитектурной, научной и инновационной политики Министерст¬ва архитектуры и
строительства Республики Беларусь
2
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства архитектуры и строительства Республики
Беларусь от 12 декабря 2012 г. № 395
В Национальном комплексе технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства
настоящий технический кодекс установившейся практики входит в блок 5.04 «Метал¬лические конструкции и
изделия»
3
ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ https://tnpa.by/#!/DocumentCard/293603/391430
© Минстройархитектуры, 2013
62

63.

Настоящий технический кодекс установившейся практики не может быть воспроизведен, тиражи¬рован и
распространен в качестве официального издания без разрешения Министерства архитектуры и строительства
Республики Беларусь
Издан на русском языке
Содержание
1
Область применения 1
2
Нормативные ссылки 1
3
Термины и определения
4
Обозначения 3
5
Общие положения
5.1
Классификация поперечных сечений 4
5.2
Материалы
5.3
Основные положения по расчету
4
5.4
Эффективное поперечное сечение
5
6
Изгибаемые элементы
6.1
Расчет на прочность
6.2
Учет поперечной силы в расчетах поперечных сечений на прочность
3
4
4
7
7
при действии изгибающего момента 10
6.3
Расчет на устойчивость
10
6.4
Примеры расчета
7
Центрально-сжатые и центрально-растянутые элементы
7.1
Расчет на прочность
7.2
Расчет на устойчивость
7.3
Примеры расчета
8
Сжато-изгибаемые (внецентренно-сжатые) элементы
12
25
25
26
26
постоянного поперечного сечения по длине 30
8.1
Расчет на прочность поперечного сечения элементов,
подверженных действию осевой силы и изгибающих моментов
8.2
Учет поперечной силы в расчетах поперечных сечений
63
30

64.

на прочность сжато-изгибаемых (внецентренно-сжатых) элементов 31
8.3
Расчет на устойчивость элементов, подверженных действию осевой силы
и изгибающих моментов
32
8.4
Примеры расчета
33
9
Сварные соединения. Основные положения расчета и конструирования
9.1
Геометрические параметры сварных швов
9.2
Расчет несущей способности угловых сварных швов по упрощенному методу
9.3
Расчет угловых сварных швов по направленному методу
62
9.4
Расчет несущей способности стыковых сварных швов
63
9.5
Расчет несущей способности пробочных сварных швов
63
9.6
Требования по проектированию сварных соединений
64
9.7
Примеры расчета
10
Болтовые соединения 72
10.1
Болты, гайки и шайбы 72
10.2
Фундаментные болты 72
10.3
Категории болтовых соединений
10.4
Расположение отверстий для болтов 74
10.5
Расчетная несущая способность одиночных крепежных деталей
10.6
Группа крепежных деталей
79
10.7
Протяженные соединения
79
10.8
Фрикционные соединения на болтах классов прочности 8.8 и 10.9 80
10.9
Учет отверстий для крепежных деталей
10.10 Примеры расчета
56
66
73
81
82
11
Расчет узлов сопряжения
88
11.1
Общие положения
11.2
Проверка несущей способности узла сопряжения ригеля
88
с колонной на болтах с опорным фланцем
11.3
89
Стык ригеля на фланцевых соединениях
56
90
64
76
60

65.

11.4
Проверки несущей способности баз колонн 90
11.5
Примеры расчета
12
Расчет и конструирование узлов стальных конструкций из прямоугольных труб
12.1
Общие положения
12.2
Область применения 102
12.3
Условия применения 102
12.4
Расчет 102
12.5
Сварные узлы сопряжения стержней решетки с поясами из прямоугольных труб
12.6
Примеры расчета
13
Основные положения по расчету элементов на выносливость
13.1
Общие положения
13.2
Упрощенная методика расчета на усталостную прочность элементов
13.3
Расчет на выносливость элементов конструкций
92
101
101
105
119
119
на основании линейной гипотезы накопления повреждений
122
13.4
Пример расчета усталостной прочности сварной подкрановой балки
14
Расчет стальных холодноформованных тонкостенных конструкций 127
14.1
Основные положения 127
14.2
Материалы
14.3
Эффективное поперечное сечение
128
14.4
Проверочные расчеты элементов
128
14.5
Проверочные расчеты соединений
132
14.6
Пример расчета. Определение несущей способности
127
тонкостенного поперечного С-образного сечения при изгибе
133
Приложение А (справочное)
А.1 Определение геометрических параметров
для двутавровых моносимметричных сечений *1+
143
А.2 Определение критической сжимающей силы *2+ 144
А.З Определение критического изгибающего момента *1+, *2+
65
122
145
123
104

66.

А.4 Определение расчетной длины колонн *5+
154
Библиография 158
Протяженные соединения
10.8 Фрикционные соединения на болтах классов прочности 8.8 и 10.9 10.8.1 Расчетная несущая способность на
сдвиг поверхностей трения
10.8.1.1 Расчетную несущую способность на сдвиг поверхностей трения, стянутых одним болтом класса прочности
8.8 или 10.9 с предварительным натяжением, следует определять по формуле
(10.5) Ум 3
где ks —принимают по таблице 10.9;
п — количество поверхностей трения соединяемых элементов;
(х — коэффициент трения, принимаемый по результатам испытаний поверхностей, приве- денных в ТКП EN 19931-8 (1.2.7), или по таблице 10.10.
Таблица 10.9 — Значения ks
Описание соединения ks
Болты, установленные в стандартные 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 перпендику¬лярно продольной оси
отверстия
0,7
Болты, установленные в короткие овальные отверстия при передаче нагрузки параллельно продольной оси
отверстия
0,76
Болты, установленные в длинные овальные отверстия при передаче нагрузки параллельно продольной оси
отверстия
0,63
Установленные в длинные овальные отверстия при передаче нагрузки перпендикулярно продольной оси
отверстия , по линии нагрузки при многокаскадном демпфировании косого компенсатора , должны затянуты с
контрольным натяжением
Расчетную несущую способность на сдвиг поверхностей трения, стянутых одним болтом с
предварительным натяжением классов прочности 8.8 и 10.9, следует определять по формуле
, (3.6)
66

67.

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 3.6 — 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 3.7 — 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). 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.
67

68.

5 6 Сборка и закрепление монтажных соединений конструкций на
высокопрочных болтах с контролируемым натяжением
МЕТОДИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ В
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОНТАЖУ
СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
(к СНиП 3.03.01-87)
МДС 53-1.2001(к СНиП 3.03.01-87)
Для лабораторных испытаний были разработаны рабочие чертежи стадии КМ и КМД. Изготовление элементов конструкции и контрольная
сборка производилась в организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ. Инструкция по креплению фланцев к поясу ферм предусматривала
такую последовательность производства работ:
1.
2.
3.
4.
Cобрать 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;
Установить в одной плоскости ,в плане и по высоте-.
Приварить фланцы на ФФПС;
Выполнить именную маркировку с ФФПС.
При лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ , производились окончательная установка и затяжка всех высокопрочных болтов косого
антисейсмических фрикционно- демпфирующего соединения трубопроводов с надежным демпфирующим косым
соединением трубопровода с резервуаром из полиэтилена повышенно сейсмичности, путем применения демпфирующих
фрикционно – протяжном косом фланцевом соединении, с контролируемым натяжением, расположенных в длинных
овальных отверстиях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках , преимущественно
при импульсных растягивающих нагрузках
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, косого антисейсмических фрикционно- демпфирующих соединение трубопроводов с
надежным демпфирующим косым соединением трубопровода с резервуаром из полиэтилена повышенно сейсмичности,
путем применения демпфирующих фрикционно – протяжном косом фланцевом соединении, с контролируемым
натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при
динамических нагрузках , преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках , предназначенные для
работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64 и упрощения стыка
было разработано новое техническое решение монтажных стыков растянутых элементов на косых фланцах, расположенных под углом 30
68

69.

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.
Стык косого антисейсмических фрикционно- демпфирующих соединение технологического трубопроводов из полиэтилена ,
с надежным демпфирующим косым соединением трубопровода с резервуаром из полиэтилена повышенно сейсмичности,
путем применения демпфирующих фрикционно – протяжном косом фланцевом соединении, с контролируемым
натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при
динамических нагрузках , преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках , 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 для косого антисейсмических фрикционно- демпфирующих соединение трубопроводов с
надежным демпфирующим косым соединением трубопровода с резервуаром из полиэтилена повышенно сейсмичности,
путем применения демпфирующих фрикционно – протяжном косом фланцевом соединении, с контролируемым
натяжением, расположенных в длинных овальных отверстиях, для обеспечения многокаскадного демпфирования при
динамических нагрузках , преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках предназначены для работы в
сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64 на косых фланцах ФПС
устраивается следующим образом.
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.
69

70.

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 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.
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.
70

71.

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 организация 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.
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 898-1и 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.
71

72.

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 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.
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.
С техническими решениями фрикционно-подвижных соединений (ФПС) обеспечивающих многокаскадное демпфирование (латунная
шпилька, с пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин, свинцовые шайбы, проходили лабораторные испытания)
можно ознакомиться: см.изобретения №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW 201400676 Restraintanti-windandantiseismicfrictiondampingdevice, 165076 RU «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02, Бюл.28, от 10.10. 2016 , СП 16.13330. 2011 ( СНиП II-2381*), п.14,3 -15.2.4, ТКТ 45-5.04-274-2012( 02250), п.10.3.2 -10.10.3 ,СН 471-75, ОСТ 36-72-82, Руководство по проектированию,
изготовлению и сборке монтажа фланцевых соединений стропильных ферм с поясом из широкополочных дву-тавров, Рекомендации по
расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструк-ций, ЦНИПИ
Проектстальконструкция, ОСТ 37. 001.050-73 «Затяжка резьбовых соединений», Руководство по креплению технологического
оборудования фундаментными болтами, ЦНИИПРОМЗДАНИЙ, альбом, серия 4.402-9 «Анкерные болты», вып.5, ЛЕНГИПРОНЕФТЕХИМ,
Инструкция по применению высокопрочных болтов в эксплуатируемых мостах, ОСТ108. 275.80, ОСТ37. 001. 050-73, ВСН 144-76, СТП 00697, Инструкция по проектированию соединений на высокопрочных болтах в стальных конст-рукциях мостов», Рабер Л.М. (к.т.н.),
Червинский А.Е. «Пути совершенствования технологии выполнения и диагностики фрикци-онных соединений на высокопрочных
72

73.

болтах» НМетАУ (Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск), ШИФР 2.130-6с.95 , вып. 0-1, 0-2, 0-3.
(Строительный Каталог ), «Направление развития фрикционных соединений. на высокопроч-ных болтах» (НПЦ мостов г . СПб), д.т.н.
Кабанов Е.Б, к.т.н. Агеев В.С, инж. Дернов А.Н., Паушева Л.Ю, Шурыгин М.Н.
Рис На рисунке показан узел гасителе динамических колебаний для применения легко
сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за
счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих
нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым
натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с
образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета,
в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с
применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости
конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается,
а сейсмическая нагрузка падает
73

74.

75.

76.

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
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
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов
76
Идеализированная зависимость
«нагрузка-перемещение» (F-D)

77.

Телескопические на ФПС проф Уздина А М
Компенсатор
демпфирующий со
скошенными
косыми фланцами
опора с высокой
способностью к
диссипации
энергии
F
F
D
FF
D
F
С высокой
способностью к
диссипации
энергии
F
D
F
F
F
F
FF
D
D
D
D
F
Фланцевые
компенсаторы для
трубопроводов, с
медным обожженным стопорным
сминаемым
клином
F
FF
D
D
D
D
DD
D
F
F
FF
F
Телескопические на фрикционно-подвижны соединениях опоры маятниковые на ФПС
проф. дтн А.М.Уздин
D
F
D
D
D
D
Фланцевые
компенсаторы
скольжения и
медным клином
(крепления для
поглощения и
качение
F
F
F
F
DDD
D
D
F
FF
FF
F
Одномаятниковые
со сферическими
поверхностями
скольжения
(трение)
D
D
D
DD
DD
FF
D
FFF
DD
D
DD
D
F
F
FF
Гармошка, в
которой имеется
упругопластический
шарнир по линии
нагрузки при R1=R2
и μ1≈μ2
F
F
F
FF
D D
D
DD
D
D
F
F
F
D
D
D
F
F
F
F
F
77
D
D
D
D
D
D

78.

D
Фланцы со
скошенными
торцами –
демпфирующий
компенсатор с
медным
обожженным
стопорным клином
F
D
78

79.

Рис На рисунке показан узел гасителе динамических колебаний для применения легко
сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за
счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих
нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым
натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с
образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета,
в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с
применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости
конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается,
а сейсмическая нагрузка падает
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
79

80.

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
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
80

81.

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
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 испытания
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
81

82.

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
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
82

83.

84.

85.

86.

87.

88.

89.

90.

91.

92.

93.

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
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
Рис На рисунке показан узел гасителе динамических колебаний для применения легко
сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за
счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих
нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым
натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с
образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета,
в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС
А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746,
1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с
применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости
конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается,
а сейсмическая нагрузка падает
93

94.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ лабораторных испытаний узела
гасителя динамических
колебаний для применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при
импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных
соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении
резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их
программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для
обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота
собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает. Необходимо проводить
испытания в программном комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно
изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционноподвижных 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, узлов гашения динамических колебаний для применения легко сбрасываемость (ЛСК)
из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко
94

95.

сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с
использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым натяжением из
латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными
лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета, в среде
вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина
№ 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895,
1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением
фрикционно-подвижных болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций
здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а
сейсмическая нагрузка падает
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, по конструированию узлов гашения динамических колебаний для
применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для обеспечения
сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных
растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с
контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой
части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их
программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для
обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота
собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает
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 для, для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных
фрикционно-подвижных соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов,
в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы
латунного болта и их программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD
Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616
При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания
уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает
95

96.

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
трения, при термически растягивающих нагрузках в трубопроводах ,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 №№
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 ЛСК, последних двух этажей
жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных
фрикционно-подвижных соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов,
в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы
латунного болта и их программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD
96

97.

Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616
При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания
уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает
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
97

98.

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
98

99.

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.
ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАМКНУТОГО ПРОФИЛЯ
99

100.

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
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.
100

101.

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
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
101

102.

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%)
Известное решение
0,7
Фланец
300×250×18
2
10,6 21,2
Столик
27×150×8
2
2,6
Сварные швы (1,5%)
47,1
Примеч.
5,2
26,8 Предлагаемое решение
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
102

103.

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.
103

104.

104

105.

105

106.

106

107.

107

108.

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.
108

109.

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 пятиэтажек пятого последнего этажа для
формирования прогрессирующего обрушения пятого этажа от
многокаскадного демпфирования а и обеспечение надежности
четырех оставшихся этажей 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
DD
F
D
F
D
D
F
F
D
F
109
D
D

110.

Телескопические на фрикционно-подвижны соединениях опоры маятниковые на ФПС проф. дтн А.М.Уздин
F
F
С плоскими
горизонтальными
поверхностями
скольжения и
медным клином
(крепления для
раскачивания) на
качение
F
D
D
D
D
D
F
F
D
F
F
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
DD
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
При испытаниях математических моделей пятиэтажки -хрущеви
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов с трубопровода-ми из полиэтилена на сдвиг расчетным способом определялась
110

111.

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).
111

112.

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
Список научной литературы по использованию
гасителей динамических
колебаний для применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух этажей жилого дома, для
обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при
импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных
соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении
резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их
программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием
изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко
сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных болтовых соединений для
обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота
112

113.

собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает, что описано в
прилагаемой
литературе СПб ГАСУ :
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» [email protected]
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
проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076, 2010136746, 887748 «Стыковое
соединение растянутых элементов» и рассчитанного в программе SCAD
1.
2.
3.
4.
5.
Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и
монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций. М. ,
ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1989, с. 53.
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.
Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. Бугов А.
У. – Л. Машиностроение, 1975. – с. 191.
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.
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
113

114.

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 ЛСК с демпфирующим компенсатором
для каркаса здания 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
конструкции.
Нормы
проектирования».
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.
114

115.

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)
C1
(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:
07.04.2008
(45) Опубликовано: 20.09.2009
(72) Автор(ы):
Устинов Виталий Валентинович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНГЕРСОЛЛ-РЭНД СиАйЭс" (R
(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,
115

116.

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
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.
116

117.

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
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
117

118.

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
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
118

119.

ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ165 076
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
СЛУЖБА
ПО
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ (13)
СОБСТВЕННОСТИ
165 076
U1
(51) МПК
E04H
119

120.

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
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.
120

121.

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
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.
121

122.

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 штокотверстие 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 расстояния 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
122

123.

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
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.
123

124.

124

125.

125

126.

126

127.

(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
127

128.

(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
128

129.

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
129

130.

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.
130

131.

- 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;
131

132.

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:
132

133.

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:
133

134.

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.
134

135.

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
135

136.

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
136

137.

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
137

138.

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
138

139.

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:
139

140.

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,
140

141.

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
141

142.

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
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции,
уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного или
142

143.

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
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.
143

144.

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
поперечном направлении, можно установить медный втулки или гильзы (
144

145.

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
145

146.

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 .
146

147.

Фиг 1
Фиг 2
Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6
147

148.

Фиг 7
Фиг 8
Фиг 9
148

149.

149

150.

150

151.

151

152.

153.

здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а
сейсмическая нагрузка падает
153

154.

154

155.

155

156.

156

157.

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)
RU
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(11)
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):
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант"
(RU)
157

158.

(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"
(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,
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.
158

159.

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
(19)
RU
(11)
2 148 805
(13)
C1
(51) МПК
G01L 5/24 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(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
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
(UA),
26.11.1997
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
Хусид Раиса Григорьевна
(RU),
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Миролюбов Юрий
Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. Павлович (RU)
- М.: Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A,
(72) Автор(ы):
30.01.83. EP 0170068 A'', 05.02.86.
Рабер Лев Матвеевич
Адрес для переписки:
(UA),
Кондратов В.В.(RU),
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
159

160.

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 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 M з, 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.
160

161.

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 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.
161

162.

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;
- 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.
162

163.

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;
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
163

164.

(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
(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
164

165.

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.
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,
165

166.

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.
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.
166

167.

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; A bn 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 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.
167

168.

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 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
168

169.

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 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,
169

170.

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 (М сд) 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
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.
170

171.

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
Приоритет(ы):
(RU),
Бугреева Светлана
(22) Дата подачи заявки: 17.06.2011
Ильинична (RU),
Красинский Леонид
(45) Опубликовано: 20.01.2013 Бюл. № 2
Григорьевич (RU),
Миллер Олег Григорьевич
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 176199
(RU),
A1, 15.09.1992. SU 1751463 A1, 30.07.1992. RU 2263828 C1,
Шумягин Николай
10.11.2005. WO 2004/099632 A1, 18.11.2004. DE 202004012044 U1,
Николаевич (RU)
19.05.2005.
(73) Патентообладатель(и):
Адрес для переписки:
Открытое акционерное
614990, г.Пермь, ГСП, Комсомольский пр-кт, 93, ОАО
общество "Авиадвигатель"
"Авиадвигатель", отдел защиты интеллектуальной собственности
(RU)
(54) БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ
(57) Реферат:
171

172.

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.
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.
172

173.

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:
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.
173

174.

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.
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
174

175.

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.
2249557 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 249 557
(13)
C2
(51) МПК
175

176.

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
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2004 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.04.2005 Бюл. № 10
(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.
(72) Автор(ы):
Нежданов К.К. (RU),
Туманов В.А. (RU),
Нежданов А.К. (RU),
Кузьмишкин А.А. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Туманов Антон
Вячеславович (RU)
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.
176

177.

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 σу 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].
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.
177

178.

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
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.
178

179.

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
упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными
шайбами.
Адреса американских и немецких фирм, организация
занимающихся проектированием, изготовлением монтажом
гасителей динамических колебаний для применения легко сбрасываемость (ЛСК) из последних двух
этажей жилого дома, для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с
существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных
фрикционно-подвижных соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов,
в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы
латунного болта и их программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD
Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель
противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616
При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных,
для сдвига болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса
здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка
в США , Германии, Китае и др странах
JCM Industries, Inc. P. O. Box 1220 Nash, TX 75569-1220
www.jcmindustries.com
падает
179

180.

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
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
180

181.

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»
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).
181

182.

: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.
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.
182

183.

183

184.

184

185.

185

186.

186

187.

187

188.

188

189.

189

190.

190

191.

191

192.

192

193.

193

194.

194

195.

195

196.

196

197.

Материалы лабораторных испытаний фрагментов , узлов . чертежей на обрушение пятого
этажа пятиэтажки -хрущевки в программном комплексе SCAD Office, с
демпфирующих узлами крепления на фрикционно-подвижных болтовых соединениях,
для восприятия усилий -за счет трения, при термически 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 землетрясением 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 фрикционноподвижных 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 108.275.6380,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-windandanti-seismic-friction-dampingdevice и согласно изобретения «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02, патент № 165076 RU,
Бюл.28, от 10.10.2016, 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]
(921) 962-67-78, (999) 535-47-29, (996) 798-26-54,
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
197

198.

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
198

199.

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
199

200.

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.
.
200

201.

201

202.

202

203.

203

204.

204

205.

205

206.

206

207.

207

208.

208

209.

209

210.

210

211.

211

212.

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНСТРОЙ
РОССИИ
117987, ГСП-1, Москва, ул. Строителей, 8, корп. 2 24- №. 9У
№ 3-3-1 //33
На № О рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского (фермерского) хозяйства "Крестьянская усадьба"
А.И.КОВАЛЕНКО
197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ" Директору ГП ЦПП
В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную
документацию шифр 1010-2с.94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием
сейсмоизолирующего скользящего пояса для строительства малоэтажных зданий в
районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Выпуск 0-1. Фундаменты для существующих
зданий.
Материалы для проектирования, выполненные КФХ "Крестьянская усадьба" по договору
с Минстроем России от 26 апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка
конструк-торской документации сейсмостойкого фундамента с использованием
сейсмоизолиру-ющего скользящего пояса для существующих зданий").
Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной
продукции массового применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94),
Камчатский Научно-Технический Центр по сейсмостойкому строительству и
инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр; экспертное заключение N 1057/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений" НТС
ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России.
Результаты экспертиз и рассмотрений показали, что без проведения разработчиком
документации экспериментальной проверки предлагаемых решений и последующего
рассмотрения результатов этой проверки в установленном порядке использование
работы в массовом строительстве нецелесообразно.
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94
законченной и, с целью осуществления авторами контроля за распространением
документации, во изменение письма от 21 сентября 1994 г. N 9-3-1/130, поручает ГП
ЦПП вернуть КФХ "Крестьянская усадьба" кальки чертежей шифр 1010-2С.94, выпуск
0-2.
Главпроект обращает внимание руководства КФХ "Крестьянская усадьба" и
212

213.

разработчиков документации на ответственность за результаты применения в
практике проектирования и строительства сейсмоизолирующего скользящего пояса по
чертежам шифр 1010-2С.94, выпуски 0-1 и 0-2,
Приложение: экспертное заключение КамЦентра на 6 л.
Зам.начальника Главпроекта Барсуков 930 54 87 А.Сергеев
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИНСТРОЙ РОССИИ 117987, ГСП-1, Москва, ул. Строителей, 8, корп. 2
и. и. ЧУ № з-з-1 А на № О рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского (фермерского) хозяйства "Крестьянская усадьба"
А.И.КОВАЛЕНКО
197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ" Директору ГП ЦПП
В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную
документацию шифр 1010-2с. 94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием
сеисмоизолирующего скользящего пояса для строительства малоэтажных зданий в
районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Выпуск 0-1. Фундаменты для существующих
зданий.
Материалы для проектирования", выполненные КФХ "Крестьянская усадьба" по
договору с Минстроем России от 26 апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка
конструктор-ской документации сейсмостойкого фундамента с использованием
сеисмоизолирующего скользящего пояса для существующих зданий").
Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной
продукции массового применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94),
Камчатский Научно-Технический Центр по сейсмостойкому строительству и
инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр; экспертное заключение N 1057/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений" НТС
ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России. Результаты
экспертиз и рассмотрений показали, что без проведения разработчиком документации
экспериментальной проверки предлагаемых решений и последующего рассмотрения
результатов этой проверки в установленном порядке использование работы в массовом
строительстве нецелесообразно .
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94
законченной и, с целью осуществления авторами контроля за распространением
213

214.

документации, во изменение письма от 21 сентября 1994 г. N 9-3-1/130, поручает ГП
ЦПП вернуть КФХ "Крестьянская усадьба" кальки чертежей шифр 1010-2с.94, выпуск
0-2.
Главпроект обращает внимание руководства КФХ "Крестьянская усадьба" и
разработчиков документации на ответственность за результаты применения в
практике проектирования и строительства сеисмоизолирующего скользящего пояса по
чертежам шифр 1010-2С.94, выпуски 0-1 и 0-2.
Приложение: экспертное заключение КамЦентра на 6 л.
Зам.начальника Главпроекта Барсуков 930 54 87
Выписка отзыв из НТС Госстроя РОССИИ МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИЙ СОВЕТ ВЫПИСКА ИЗ
ПРОТОКОЛА заседания Секции научно-исследовательских и проектно изыскательских
работ, стандартизации и технического нормирования Научно-технического совета
Минстроя России
г. Москва 4 • .1 N 23-13/3 15 ноября 1994 т. Присутствовали: от Минстроя
России от ЦНИСК им. Кучеренко от ЦНИИпромзданий
Вострокнутоз КХ Г. , Абарыкоз Е. П. , Гофман Г. Н. , Сергеев Д. А. , Гринберг И. Е. ,
Денисов Б. И. , Ширяев Б. А. , Бобров Ф. В. , Казарян Ю. А. Задарено к А. Б. , Барсуков
В. П. , Родина И. В. , Головакцев Е. М. , Сорокин А. Ы. , Се кика В. С. Айзенберг Я. М
Адексеенков Д. А. , Кулыгин Ю. С. , Смирнов В. И. , Чиг-ркн С. И. , Ойзерман В. И. ,
Дорофеев В. М. , Сухов Ю. П. , Дашезский М. А. Гиндоян А. П. , Иванова В. И. ,
Болтухов А. А. , Нейман А. И. , Ма лин И. С.
от ПКИИИС
от КФХ"Крестьянская усадьба" Севоетьянов 3. В, Коваленко А.И.
от ШШОСП им. Герсезанова от АО. ЩИИС
от КБ по железобетону им. Якушева
от Объединенного института физики земли РАН
от ПромтрансНИИпроекта
от Научно-инженерного и координационного сейсмологического центра РАН
от ЦНИИпроектстальконструкция ИМЦ "Стройизыскания" Ассоциация
"Югстройпроект"
214

215.

от УКС Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Ставницер М -Р. Шестоперов Г.
С. Афанасьев П. Г. Уломов В. И. , Штейнберг В. В. Федотов Б. Г. Фролова Е И.
Бородин Л. С. Баулин Ю. И. Малик А. Н. Беляев В. С.
2. О сейсмоизоляции существующих жилых домов, как способ повышения
сейсмостойкости малоэтажных жилых зданий.
Рабочие чертежи серии номер 1.010.-2с-94с. Фундаменты сейсмостойкие с
использованием сейсмоизолирущего скользящего пояса для строительства
малоэтажных зданий в районах сейсмичностью 7,8,9 баллов
1. Заслушав сообщение А. И. Коваленко, отметить, что по договору N 4.2-09-133/94
с Минстроем России КФК "Крестьянская усадьба" выполняет за работу
"Фундаменты сейсмостойкие с использованием сейсмоизолируюшего пояса для
строительства малоэтажных зданий в районах сейсмичностью 7, з и 9 баллов".
В основу работы положен принцип создания в цокольной части здания сейсмоизолируюшего пояса, поглощающего энергию как горизонтальных, так и вертикальных
нагрузок от сейсмических воздействий при помощи резино -щебеночных амортизаторов
и ограничите-лей перемещений.
К настоящему времени завершен первый этап работы - подготовлены материалы для
проектирования фундаментов для вновь строящихся зданий.
Второй этап работы, направленный на повышение сейсмостойкости существующих
зданий, не завершен. Материалы работы по второму этапу предложены к
промежуточному рассмотрению на заседании Секции.
Представленные материалы рассмотрены НТС ЦНИИСК им. Кучеренко (Головной
научно-исследовательской организацией министерства по проблеме
сейсмостойкости зданий и сооружений) и не содержат принципиально для
технических решений и методов производства работ.
Решили:
1. Принять к сведению сообщение А.И.Коваленко по указанному вопросу .
2. Рекомендовать Главпроекту при принятии законченной разработки "проектносметной документации сейсмостойкого Фундамента с использованием скользящего
пояса (Типовые проектные решения) учесть сообщение А. И. Коваленко и
заключение НТС ЦНИИСК, на котором были рассмотрены предложения
сейсмоустойчивости инженерных систем жизнеобеспечения ( водоснабжения,
теплоснаб-жения, канализации и газораспределения).
215

216.

Зам. председателя Секции научно-исследовательских и проектно-изыскательских
работ, стандартизации и технического нормировав ' Ю. Г. Вострокнутов В. С.
Сенина
Ученый секретарь Секции научно-исследовательских и проектно-изыскательских
работ, стандартизации и технического нормирования
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНСТРОЙ
РОССИИ 117937 ГСП 1 Москва ул. Строителей 3 корп. 2 П. М 7 У № 3-3-1
На № О рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского (фермерского) хозяйства "Крестьянская усадьба" А.И
КОВАЛЕНКО
197371, Санкт-Петербург а/я газета "Земля РОССИИ" Директору ГП ЦПП
В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную
документацию шифр 1010-2с.94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием
сейсмоизолирующего скользящего пояса для строительства малоэтажных зданий а
районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов.
Выпуск 0-1. Фундаменты для существующих зданий. Материалы для проектирования",
выполненную КФХ "Крестьянская усадьба" по договору с Минстроем России от 26
апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка конструкторской документации
сейсмостойкого фундамента с. использованием сейсмоизолирующего скользящего пояса
для существующих зданий").
Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной
продукции массового применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94),
Камчатский Научно-технический Центр по сейсмостойкому строительству и
инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр; экспертное заключение N 1057/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений" НТС
ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России.
Результаты экспертиз и рассмотрений показали, что без проведения разработчиком
документации экспериментальной проверки предлагаемых решений и последующего
рассмотрения результатов этой проверки в установленном порядке использование
работы в массовом строительстве нецелесообразно.
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94
законченной и, с целью осуществления авторами контроля за распространением
216

217.

218.

218

219.

219

220.

220

221.

Более подробно об использовании ЛСК и фрикционно -подвижных болтовых
соединений для обрушение верхнего пятого этажа для обеспечения
сейсмостойкости оставшихся четырех этажей, на фрикционно-подвижных
соединениях сери ФПС-2015- Сейсмофонд, с использованием изобретения
Андреева Борис Александровича № 165076 «Опора сейсмостойкая» и
патента № 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений с
использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений,
использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для
поглощения сейсмической энергии» и патент № 154506 «Панель
противовзрывная» для г Грозный оставшихся двух пятиэтажек у
памятника Ленина
Более подробно о ФФПС и ЛСК смотрите внедренные изобртения
организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ Японо-Американской фирмой
RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBERBEARING-FRICTION-DAMPER-RBFD HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-FRICTION-DAMPER-RBFD
https://www.damptech.com/for-buildings-cover https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg
https://pdfs.semanticscholar.org/9e18/40d8ecd555c288babdf4f3272952788a7127.pdf
Фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) разработан и запроектирован амортизирующий демпфер,
который совмещает преимущества вращательного трения амортизируя с вертикальной поддержкой
эластомерного подшипника в виде вставной резины, которая не долговечно и теряет свои свойства при
контрастной температуре , а сам резина крошится. Амортизирующий демпфер испытан фирмы RBFD Damptech ,
где резиновый сердечник, является пластическим шарниром, трубчатого в вида
Seismic resistance GD Damper
https://www.youtube.com/watch?v=I4YOheI-HWk&t=5s
https://www.youtube.com/watch?v=CIZCbPInf5k
https://www.youtube.com/watch?v=ZRJcowT24I8&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=bFjGdgQz1iA
Seismic Friction Damper - Small Model
QuakeTek
https://www.youtube.com/watch?v=YwwyXw7TRhA
https://www.youtube.com/watch?v=ViGHmWVvEkU&t=2s
https://www.youtube.com/watch?v=oT4Ybharsxo
Earthquake Protection
Damper
https://www.youtube.com/watch?v=GOkJIhVNUrY&t=2s
Ingeniería Sísmica Básica explicada con marco didáctico QuakeTek
221

222.

QuakeTek
https://www.youtube.com/channel/UCCGoRHfZQlJ8cwdGJxOQgLQ
https://www.youtube.com/watch?v=aSZa--SaRBY&t=2s
Friction damper for impact absorption
DamptechDK
https://www.youtube.com/watch?v=pkfnGJ6Q7Rw&t=5s
https://www.youtube.com/watch?v=EFdjTDlStGQ
https://www.youtube.com/watch?v=NRmHBla1m8A
ВСН 144-76
-----------------------------Минтрансстрой, МПС
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ
БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ
Дата введения 1977-01-01
РАЗРАБОТАНА Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) - авторы К.П.Большаков,
В.А.Зубков - и Научно-исследовательским институтом мостов Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта
(НИИмостов ЛИИЖТ) - авторы В.Н.Савельев, Р.Г.Хусид - взамен действовавших ранее "Указаний по применению высокопрочных болтов
в стальных конструкциях мостов" (ВСН 144-68) в отношении норм проектирования (в отношении норм и правил выполнения соединений
на высокопрочных болтах ВСН 144-68 были ранее заменены ВСН 163-69 - ”Инструкцией по технологии устройства соединений на
высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов”) и п.7.24. ”Указаний по проектированию вспомогательных сооружений и
устройств для строительства мостов” (ВСН 136-67).
При разработке ВСН 144-76 был учтен отечественный и зарубежный опыт в области исследования, проектирования, строительства и
эксплуатации пролетных строений с соединениями на высокопрочных болтах и использованы результаты последних научноисследовательских работ ЦНИИС и НИИмостов ЛИИЖТ по нормам вероятностного расчета фрикционных соединений (авторысоставители настоящей Инструкции), по клеефрикционным (М.Л.Лобков), фланцевым (В.Н.Савельев, А.А.Ровный) соединениям и
фрикционным соединениям с консервацией контактных поверхностей специальным грунтом (Б.П.Кругман, А.Н.Потапов) и др.
Инструкция разработана в развитие действующих нормативных документов по проектированию мостов. В Инструкции учтены
требования действующих государственных и отраслевых стандартов.
ВНЕСЕНА ЦНИИС Минтрансстроя и НИИмостов ЛИИЖТ МПС
УТВЕРЖДЕНА распоряжением Минтрансстроя и МПС от 8 октября 1976 года N А-1470/П-30621
ВЗАМЕН ВСН 144-68 и п.7.24 ВСН 136-67
222

223.

223

224.

МИНИСТЕРСТВО РЕГИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СВОД ПРАВИЛ
СП 16.13330.2011
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Актуализированная редакция
СНиП II-23-81* Москва 2011
СП 16.13330.2011
224

225.

14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым
натяжением) СП 16.13330.2011
14.3.1 Фрикционные соединения, в которых усилия передаются через трение,
возникающее по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов
вследствие
натяжения высокопрочных болтов, следует применять:
в конструкциях из стали с пределом текучести свыше 375 Н/мм2 и
непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные и другие
динамические
нагрузки;
в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются повышенные
требования в отношении ограничения деформативности.
14.3.2 Во фрикционных соединениях следует применять болты, гайки и шайбы
согласно требованиям.
Болты следует размещать согласно требованиям таблицы 40.
14.3.3 Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой плоскостью
трения элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по
формуле
Qbh
Rbh Abn
(1)
,
где Rbh
– расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта,
определяемое
согласно требованиям;
Аbп – площадь сечения болта по резьбе, принимаемая согласно таблице Г.9
приложения Г;
μ – коэффициент трения, принимаемый по таблице 42;
γh – коэффициент, принимаемый по таблице 42.
14.3.4 При действии на фрикционное соединение силы N, вызывающей сдвиг
соединяемых элементов и проходящей через центр тяжести соединения,
распределение
этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае
количество
болтов в соединении следует определять по формуле
h
n
N
Qbh k
,
b
(2)
c
где Qbh
– расчетное усилие, определяемое по формуле Ошибка! Источник ссылки не найден.;
k
– количество плоскостей трения соединяемых элементов;
γс
– коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 1;
γb
– коэффициент условий работы фрикционного соединения,
зависящий от
количества п болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия,
и принимаемый равным:
0,8 при п < 5;
0,9 при 5 ≤ п < 10;
1,0 при п ≥ 10.
14.3.5 При действии на фрикционное соединение момента или силы и момента,
225

226.

вызывающих сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий между болтами
следует принимать согласно указаниям СП 16.13330.2011
Т а б л и ц а 42
Коэффициент γh при контроле натяжения
болтов по моменту закручивания при разности
номинальных
Способ обработки
Коэффици
диаметров отверстий и болтов
(очистки)
ент
δ, мм, при нагрузке
соединяемых
трения μ
поверхностей
динамической δ = 3 –
динамической δ = 1;
6;
статической δ = 1 – 4
статической δ = 5 – 6
1 Дробемѐтный
0,58
1,35
1,12
или
дробеструйный
двух
поверхностей без
консервации
2 Газопламенный 0,42
1,35
1,12
двух
3 поверхностей
Стальными без 0,35
1,35
1,17
консервации
щетками
4 двух
Без обработки
0,25
1,70
1,30
поверхностей
без
П р и м е ч а н и е – При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки
консервации
значения γh
следует умножать на 0,9.
2) Несущую способность по местной устойчивости сжатых пластин на участках между
крепежными деталями следует определять в соответствии с ТКП EN 1993-1-1, принимая
расчетную длину равной 0,6р-|. Расчет на местную устойчивость не требуется, если
отношение p-i/f меньше 9в. Расстояние до края элемента поперек усилия не должно
превышать значений для свободных свесов сжатых элементов согласно ТКП EN 1993-1-1.
Эти требования не распространяются на расстояния до края элемента вдоль усилия.
Крепежные изделия фрикционно-подвижных соединений и демпфирующих узлов
крепления в виде болтовых соединений с изолирующими трубами и амортизирующими
элементами широк используются в США , Канаде на Алскинском нефтепроводе ( см
Канадские изобретения ) для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью
до 9 баллов по шкале MSK-64), серийный выпуск, закрепленных на основании
фундамента с помощью фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и
демпфирующих узлов крепления (ДУК), выполненных согласно ТКП 45-5.04-274226

227.

2012 (02250), п.10.3.2 и изобретениям №№ 1143895,1174616, 1168755 SU,
4094111US, TW201400676
Наименование
изделия
Шпилька
Нормативная
документация
ГОСТ 9066-75
Шпилька
полнорезьбовая
Гайка
DIN 976-1
Шайба
ГОСТ 9065-75
Шайба
ГОСТ 6402-70
Болт
ГОСТ 7798-70
Применение
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Для крепления транспортировочных
брусков
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Установка доборного элемента
ГОСТ 9064-75
Заклёпка
вытяжная
Саморезы
Хомут
БОЛТЫ
Закрепления
металоосайдинга/сэндвича и
дополнительного оборудования к
блок – боксу
Фиксация трубопровода
АТК-25.000.000
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕГКО СБРАСЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СООРУЖЕНИЙ
Андреев Б.А., инж.
инж, Коваленко А.И.,инж.,. (ОО «Сейсмофонд»),
Долгая А.А., к.т.н. , (ОАО «Трансмост»)
Предложено использовать легкосбрасываемые конструкции для повышения
сейсмостойкости сооружений. В процессе резонансных колебаний предусматривается
227

228.

возможность падения отдельных элементов сооружения, например панелей перекрытия
или части стеновых панелей. В результате собственные частоты колебаний сооружения
меняются и система отстраивается от резонанса. Приведен пример такого решения для
одноэтажного сельскохозяйственного здания.
Ключевые слова: легко-сбрасываемые конструкции, сейсмостойкость
Адаптивные системы сейсмозащиты являются эффективными для снижения сейсмических нагрузок на
здания и сооружения. В литературе большое внимание уделяется адаптивной сейсмоизоляции *1,2+. Между тем,
такие системы могут быть эффективными при любом изменении жесткости в процессе сейсмических колебаний.
Это связано с тем, что для сооружения опасны резонансные колебания. Отстройка частоты колебаний системы от
резонанса в любую сторону должна снижать сейсмические нагрузки. Даже если после отстройки от одной
частоты сооружение попадет на другую резонансную частоту, что маловероятно, у системы будет мало времени
на раскачку до опасных значений смещений и ускорений. Сказанное иллюстрируется простым примером
проектирования коровника в высокосейсмичном районе на Камчатке. Для повышения сейсмостойкости
сооружения предложено использовать легкосбрасываемые плиты перекрытий, применяемые во взрывоопасных
производствах. При сбрасывании плиты масса системы уменьшается, частота собственных колебаний
увеличивается, а сейсмические нагрузки падают.
Устройство предлагаемой панели перекрытия показано на рис.1.
Панель состоит из опорной плиты 1, жестко соединенной с каркасом здания и имеющей проем 2. На
опорной плите размещается сбрасываемая панель 4, прикрепленная к плите крепежными элементами 3
(саморежущими шурупами), имеющими ослабленное резьбовое сечение. Панель соединена с опорной плитой
тросом 5. Ослабленное поперечное сечение резьбовой части образовано лысками, выполненными с двух сторон
по всей длине резьбы. Ослабленная резьбовая часть в совокупности с обычным резьбовым отверстием в
опорной плите, образует ослабленное резьбовое соединение, разрушаемое при сильном землетрясении.
Разрушение должно происходить при вертикальных и горизонтальных сейсмических нагрузках. Панель
целесообразно использовать для устройства перекрытия и верхней части стен. После падения панель зависает на
крепежном тросе 6.
На рис. 2 показаны фото ослабленных болтов и петли крепления сбрасываемой панели.
Для оценки работы здания с предлагаемыми панелями проведены расчеты сейсмических колебаний
сооружения. В качестве модели воздействия принят временной процесс, предложенный в [3], детально
описанный в [4] и регламентированный в Рекомендациях [5]. Расчет выполнен в соответствии с общими
принципами современного сейсмостойкого строительства на действие относительно слабого с повторяемостью
раз в 100 лет (проектное землетрясение, или ПЗ) и сильного с повторяемостью раз в 500 лет (максимальное
расчетное землетрясение или МРЗ) землетрясений [6,7]. Большие повторяемости ПЗ и МРЗ связаны с малой
ответственностью объекта.
228

229.

Рис.1. Схема устройства сбрасываемой панели
Рис.2. Внешний вид крепежной петли и ослабленных крепежных шурупов
Расчет пиковых ускорений МРЗ выполнен по методике [8]. В соответствии с [3-5] велосиграмма V(t)
включает три гармоники.
3
V
Aie
it
sin
i
t
(1)
i 1
Частота первой гармоники совпадает с собственной частотой сооружения при закрепленных панелях.
Частота второй гармоники настроена на частоту здания со сброшенными панелями. Числовые значения
параметров приведены в таблице 1. На рис.3 представлена сгенерированная велосиграмма V(t), а на рис.4 –
соответствующая ей акселерограмма W(t).
Таблица 1
229

230.

Значения параметров сгенерированного воздействия
i
1
2
3
Ai
0.038
-0.106
0.02
0.11
0.21
0.1
i
Рис.3. Расчетная велосиграмма, построенная по Рекомендациям [5].
Рис.4. Расчетная акселерограмма, построенная по Рекомендациям [5].
На рис. 4 приведена сейсмограмма в уровне крыши здания при жестком креплении панелей. На рисунке
ясно видно, что здание «выбирает» из воздействия опасную частоту и совершает опасные резонансные
колебания, достигая амплитуды 16.1 см. .
230

231.

Рис.5. Сейсмограмма колебаний конструкции в уровне крыши при жестком закреплении панелей (точкой
отмечен момент для срыва шурупов)
Опасным для здания в целом является смещение 6.5 см, а разрушающим – 11 см. В связи с этим крепление
панелей сделано так, что при достижении опасных перемещений происходит сброс панелей и изменение
собственной частоты объекта. Смещения сброса с некоторым запасом приняты равными 5 см. Точка сброса
отмечена на рис.5 зеленым кружком. Она имеет место при t=1.31 с.
Рис.6. Сейсмограмма колебаний конструкции в уровне крыши при сбросе панелей при t=1.31 c
Сейсмограмма в уровне крыши с учетом сброса панелей приведена на рис. 5. Как видно из приведенных
результатов расчета предлагаемое решение позволяет снизить смещения сооружение более, чем в 1.5 раза с 16.1
см до 10.5 см.
Выполненные исследования показывают, что принципы адаптации можно использовать, как понижая, так и
повышая жесткость системы в процессе колебаний с целью ее отстройки от резонанса.
Материалы хранятся
231

232.

Литература
1.Айзенберг Я.М., Нейман А.И., Абакаров А.Д., Деглина М.М., Чачуа Т.Л. Адаптивные системы сейсмической
защиты сооружения.- М.:-Наука.-1978.-246
2.Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов.М.:Стройиздат.1976.-229 с.
3.Долгая А.А. Моделирование сейсмического воздействия коротким временным процессом. // Э-И.
ВНИИНТПИ. Сер. “Сейсмостойкое строительство”, Вып. 5-6., 1994, с.56-63
4.Уздин А.М., Елизаров С.В., Белаш Т.А. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений.
Учебное пособие. ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012500 с.
5.Рекомендации по заданию сейсмических воздействий для расчета зданий разной степени
ответственности. - С.-Петербург - Петропавловск-Камчатский, КамЦентр, 1996, 12с.
6.Уздин А.М. Задание сейсмического воздействия. Взгляд инженера-строителя. Сейсмостойкое
строительство. Безопасность сооружений. 2005, №1, с. 27-31
7.Уздин А.М. Что скрывается за линейно-спектральной теорией сейсмостойкости. Сейсмостойкое
строительство. Безопасность сооружений. 2009, №2, с. 18-23
8.Сахаров О.А. К вопросу задания сейсмического воздействия при многоуровневом проектировании
сейсмостойких конструкций Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, № 4, 2004 г. С.7-9
9.
232

233.

233

234.

234

235.

235

236.

236

237.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Выдержки из методики расчета фрикционноподвижных соединений контролируемых натяжением и растяжные
соединения описаны в СП 16. 13330.2011 . Стальные конструкции
(СНиП II-23-81*) п.14.3 Фрикционные соединения (на болтах с
контролируемым натяжением) и ТКП 45-05. 04-274-2012 (02250).
Стальные конструкции (правила расчета). Минск. 2013 г.,п.10.3.2.
Соединения, работающие на соединения.
СП 16.13330.2011
14.3 Фрикционные соединения (на болтах
с контролируемым натяжением)
237

238.

14.3.1 Фрикционные соединения, в которых усилия
передаются через трение,
возникающее по соприкасающимся поверхностям
соединяемых элементов вследствие
натяжения высокопрочных болтов, следует применять:
в конструкциях из стали с пределом текучести свыше 375
Н/мм2 и
непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные
и другие динамические
нагрузки;
в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются
повышенные
требования в отношении ограничения деформативности.
14.3.2 Во фрикционных соединениях следует применять
болты, гайки и шайбы
согласно требованиям 5.6.
238

239.

239

240.

240

241.

Расчетную несущую способность фланцевого фрикционно -подвижного
соединения (ФФПС) или фланцевого демпфирующего узла крепления (ФДУК)
двух или четырех бандажных стальных колец на сдвиг поверхностей
трения, стянутых одним болтом с предварительным натяжением классов
прочности 8.8 и 10.9, следует определять по формуле
, (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
241

242.

(3.7)
Таблица 3.6 — 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 0,85
оси отверстия
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 3.7 — Значения коэффициента трения m для болтов с
предварительным натяжением
Класс поверхностей трения (см. ссылочные стандарты группы Коэффициент
7 (см. 1.2.7))
трения m
A
0,5
B
0,4
C
0,3
242

243.

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).
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.
Вместо упруго пластичного материала для внутренней трубы
виброизолирующих материал гофрированные бы или Виброфлекс а болт
обматываетсмя медной мягкой лентой
См изобретение 2357146 F16L 25/02 Электроизолирующее фланцевое
соединение Епишев А П , Клепцов И.П
Можно использовать в демпфирующем болтовом соединении
используется с бронзовой гильзой (
243

244.

втулкой ) или с демпфирующей обмоткой из бронзовой и свинцовой
проволоки
В заключение необходимо сказать о соединении работающим на
растяжение при контролируемом натяжении может обеспечить не
разрушаемость сухого или сварного стыка при импульсных растягивающих
нагрузках и многокаскадном демпфировании магистрального трубопровода
На практике советские и отечественные изобретения утекают за границу за
бесценок , внедряются за рубежом на аляскинском нефтепроводе в США,
патентуются в Канаде, США
Узлы фрикционно -подвижных соединений работающих на растяжение по изобретению проф А.М.Уздина 1168755, 1174616, 1143895
244

245.

РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных
строительных конструкций
УТВЕРЖДАЮ:
Главный инженер ЦНИИПроектстальконструкции им.Мельникова В.В.Ларионов 14 сентября 1988
245

246.

г.
Директор ВНИПИ Промстальконструкция В.Г.Сергеев 13 сентября 1988 г.
Настоящие рекомендации составлены в дополнение к главам СНиП II-23-81*, СНиП III-18-75 и
СНиП 3.03.01-87. С изданием настоящих рекомендаций отменяется "Руководство по проектированию,
изготовлению и сборке монтажных фланцевых соединений стропильных ферм с поясами из
широкополочных двутавров" (ЦНИИПроектстальконструкция, 1982).
_______________
На территории Российской Федерации действует ГОСТ 23118-99. - Примечание изготовителя
базы данных.
Фланцевые соединения стальных строительных конструкций - наиболее эффективный вид
болтовых монтажных соединений, их применение в конструкциях одно- и многоэтажных зданий и
сооружений позволяет существенно повысить производительность труда и сократить сроки монтажа
конструкций.
В рекомендациях изложены требования к качеству материала фланцев и высокопрочных болтов,
основные положения по конструированию и расчету фланцевых соединений, особенности технологии
изготовления и монтажа конструкций с фланцевыми соединениями.
При составлении рекомендаций использованы результаты экспериментально-теоретических
исследований, выполненных во ВНИПИ Промстальконструкция, ЦНИИПроектстальконструкции им.
Мельникова, а также другие отечественные и зарубежные материалы по исследованиям фланцевых
соединений.
Рекомендации разработаны ВНИПИ Промстальконструкция (кандидаты техн. наук В.В.Каленов,
В.Б.Глауберман, инж. В.Д.Мартынчук, А.Г.Соскин; ЦНИИПроектстальконструкцией им. Мельникова
(канд. техн. наук И.В.Левитанский, доктор техн. наук И.Д.Грудев, канд. техн. наук Л.И.Гладштейн, инж.
О.И.Ганиза) и ВНИКТИСтальконструкцией (инж. Г.В.Тесленко).
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Настоящие рекомендации разработаны в развитие глав СНиП II-23-81*, СНиП III-18-75 в
части изготовления и СНиП 3.03.01-87 в части монтажа конструкций, а также в дополнение к ОСТ 3672-82 "Конструкции строительные стальные. Монтажные соединения на высокопрочных болтах.
Типовой технологический процесс".
Рекомендации следует соблюдать при проектировании, изготовлении и монтажной сборке
фланцевых соединений (ФС) несущих стальных строительных конструкций производственных зданий и
сооружений, возводимых в районах с расчетной температурой минус 40 °С и выше.
Рекомендации не распространяются на ФС стальных строительных конструкций:
эксплуатируемых в сильноагрессивной среде;
воспринимающих знакопеременные нагрузки, а также многократно действующие
подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки с количеством циклов 10 и более при
коэффициенте асимметрии напряжений в соединяемых элементах
.
246

247.

1.2. ФС элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их совместному
действию, следует выполнять только с предварительно напряженными высокопрочными болтами. Такие
соединения могут воспринимать местные поперечные усилия за счет сопротивления сил трения между
контактирующими поверхностями фланцев от предварительного натяжения болтов и наличия
"рычажных усилий".
1.3. ФС элементов стальных конструкций, подверженных сжатию или совместному действию
сжатия с изгибом при однозначной эпюре сжимающих напряжений в соединяемых элементах (в
дальнейшем ФС сжатых элементов), следует выполнять на высокопрочных болтах без предварительного
их натяжения, затяжкой болтов стандартным ручным ключом. Такие соединения могут воспринимать
сдвигающие усилия за счет сопротивления сил трения между контактирующими поверхностями
фланцев, возникающих от действия усилий сжатия соединяемых элементов.
1.4. В рекомендациях приведены сортаменты ФС растянутых элементов открытого профиля широкополочные двутавры и тавры, парные уголки, замкнутого профиля - круглые трубы, изгибаемых
элементов из широкополочных двутавров, которые следует, как правило, применять при
проектировании, изготовлении и монтаже стальных строительных конструкций.
1.5. ФС следует изготавливать в заводских условиях, обеспечивающих требуемое качество, в
соответствии с требованиями, изложенными в разделе 6 настоящих рекомендаций, а также с учетом
положительного опыта освоенной технологии изготовления ФС Белгородским, Кулебакским,
Череповецким заводами металлоконструкций Минмонтажспецстроя СССР и Восточно-Сибирским
заводом металлоконструкций (г.Назарово) Минэнерго СССР.
1.6. Материалы рекомендаций составлены на основе экспериментально-теоретических
исследований,
выполненных
в
1981-1987
гг.
во
ВНИПИ
Промстальконструкция,
ЦНИИПроектстальконструкции им. Мельникова и ВНИИКТИСтальконструкции. В рекомендациях
отражен опыт внедрения ФС, выполненных в соответствии с "Руководством по проектированию,
изготовлению и сборке монтажных фланцевых соединений стропильных ферм с поясами из
широкополочных двутавров" (ЦНИИПроектстальконструкция, 1982).
2. МАТЕРИАЛЫ
2.1. Металлопрокат для элементов конструкций с ФС следует применять в соответствии с
требованиями главы СНиП II-23-81*, постановления Государственного строительного комитета СССР
от 21 ноября 1986 г. N 28 о сокращенном сортаменте металлопроката в строительных стальных
конструкциях и приказа Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР от 28
января 1987 г. N 34 "О мерах, связанных с утверждением сокращенного сортамента металлопроката для
применения в строительных стальных конструкциях".
Основные профили для элементов конструкций с ФС: сталь уголковая равнополочная по ГОСТ
8509-72, балки двутавровые по ГОСТ 8239-72* , балки с параллельными гранями полок по ГОСТ
26020-83, швеллер горячекатаный по ГОСТ 8240-72* , сталь листовая по ГОСТ 19903-74*, профили
гнутые замкнутые сварные, квадратные и прямоугольные по ТУ 36-2287-80, электросварные
прямошовные трубы по ГОСТ 10704-76 и горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78* (для
сооружений объектов связи).
______________
На территории Российской Федерации действуют ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97 и ГОСТ 1070491, соответственно. - Примечание изготовителя базы данных.
2.2.
Для фланцев элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их
247

248.

совместному действию, следует применять листовую сталь по ГОСТ 19903-74* марок 09Г2С-15 по
ГОСТ 19282-73 и 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 с гарантированными механическими свойствами в
направлении толщины проката.
______________
Редакция пункта 2.2 с учетом дополнений и изменений.
На территории Российской Федерации действует ГОСТ 19281-89., здесь и далее по тексту. Примечание изготовителя базы данных.
2.3. Фланцы могут быть выполнены из других марок низколегированных сталей,
предназначенных для строительных стальных конструкций по ГОСТ 19282-73, при этом сталь должна
удовлетворять следующим требованиям:
______________
Редакция пункта 2.3 с учетом дополнений и изменений.
категория качества стали - 12;
относительное сужение стали в направлении толщины проката
одного из трех образцов
%.
%, минимальное для
Проверку механических свойств стали в направлении толщины проката осуществляет завод
строительных стальных конструкций по методике, изложенной в приложении 8.
2.4. Фланцы сжатых элементов стальных конструкций следует изготавливать из листовой стали по
ГОСТ 19903-74*.
2.5. Качество стали для фланцев (внутренние расслои, грубые шлаковые включения и т.п.)
должно удовлетворять требованиям, указанным в табл.1.
______________
Редакция пункта 2.5 с учетом дополнений и изменений.
Таблица 1
Зона дефектоскопии
Характеристика дефектов
Площадь дефекта, см
минимального
учитываемого
Допустимая
частота
дефекта
Максимальная
допустимая
длина дефекта
Минимальное
допустимое
расстояние между
дефектами
максимального
допустимого
см
Площадь листов фланцев
0,5
1,0
10 м
4
10
Прикромочная зона
0,5
1,0
3м
4
10
248

249.

Примечания: 1. Дефекты, расстояния между
минимального из них, оцениваются как один дефект.
краями
которых
меньше
протяженности
2. По усмотрению завода строительных стальных конструкций разрешается дефектоскопический
контроль материала фланцев производить только после приварки их к элементам конструкций.
Контроль качества стали методами
строительных стальных конструкций.
ультразвуковой
дефектоскопии
осуществляет
завод
2.6. Для ФС следует применять высокопрочные болты М20, М24 и М27 из стали 40Х "Селект"
климатического исполнения ХЛ с временным сопротивлением не менее 1100 МПа (110 кгс/мм ), а
также высокопрочные гайки и шайбы к ним по ГОСТ 22353-77* - ГОСТ 22356-77**.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52644-2006, здесь и далее по тексту;
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52643-2006, здесь и далее по тексту. Примечание изготовителя базы данных.
Допускается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб к ним из стали других марок.
Геометрические и механические характеристики таких болтов должны отвечать требованиям ГОСТ
22353-77, ГОСТ 22356-77 - для болтов исполнения ХЛ; гаек и шайб - ГОСТ 22354-77* - ГОСТ 22356-77.
Применение таких болтов в ФС каждого конкретного объекта должно быть согласовано с проектной
организацией-автором.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52645-2006. - Примечание
изготовителя базы данных.
2.7. Для механизированной сварки ФС следует применять сплошную сварочную проволоку по
ГОСТ 2246-70 или порошковую проволоку ПП-АН8 по ТУ 14-4-1059-80.
2.8. Фасонки, ужесточающие фланцы (ребра жесткости), следует выполнять из стали тех же марок,
что и основные соединяемые профили.
3. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И УСИЛИЯ
3.1. Расчетные сопротивления стали соединяемых элементов, фланцев, сварных швов и
коэффициенты условий работы следует принимать в соответствии с указаниями главы СНиП II-23-81*.
3.2. Расчетное усилие растяжения
болтов ФС следует принимать равным:
,
где
- расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;
- нормативное сопротивление стали болтов;
249

250.

- площадь сечения болта нетто.
3.3. Расчетное усилие предварительного натяжения
болтов ФС следует принимать равным:
.
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
4.1. ФС в зависимости от характера внешних воздействий могут состоять из участков,
подверженных воздействию растяжения или сжатия. Растянутые участки фланцев передают внешние
усилия через предварительно натянутые пакеты "фланец-болт", сжатые - через плотное касание
фланцев.
4.2. Сварные швы фланца с присоединяемым профилем следует выполнять угловыми без разделки
кромок.
В обоснованных случаях может быть допущена сварка с разделкой кромок.
4.3. Для ФС элементов стальных конструкций следует применять высокопрочные болты
диаметром 24 мм (М24); использование болтов М20 и М27 следует допускать в тех случаях, когда
постановка болтов М24 невозможна или нерациональна.
4.4. При конструировании ФС, как правило, следует применять следующие сочетания диаметра
болтов и толщин фланцев:
Диаметр болта
Толщина фланца, мм
М20
20
М24
25
М27
30
Толщина фланцев проверяется расчетом в соответствии с указаниями раздела 5.
4.5. Болты растянутых участков фланцев разделяют на болты внутренних зон, ограниченных
стенками (полками профиля, ребрами жесткости) с двух и более сторон, и болты наружных зон,
ограниченных с одной стороны (рис.1); характер работы и расчет ФС в этих зонах различны.
250

251.

Рис.1. Схемы фланцевых соединений растянутых элементов открытого профиля:
а - ФС элементов из широкополочных тавров; б - ФС элементов из парных уголков
4.6. Болты растянутых участков фланцев следует располагать по возможности равномерно по
контуру и как можно ближе к элементам присоединяемого профиля, при этом (см. рис.1):
,
,
,
где - наружный диаметр шайбы;
- номинальный диаметр резьбы болта;
- ширина фланца, приходящаяся на
-ый болт наружной зоны;
- катет углового шва.
Если по конструктивным особенностям ФС
5) величину
принимают равной
, то в расчетах на прочность ФС (раздел
.
4.7. При конструировании ФС элементов, подверженных воздействию центрального растяжения,
болты следует располагать безмоментно относительно центра тяжести присоединяемого профиля с
учетом неравномерности распределения внешних усилий между болтами наружной и внутренней зон
(раздел 5, табл.2).
251

252.

Если такое расположение болтов невозможно, то несущую способность ФС определяют с учетом
действия местного изгибающего момента.
4.8. Конструктивная схема соединяемых элементов (полуфермы, рамные конструкции и др.)
должна обеспечивать возможность свободной установки и натяжения болтов, в том числе выполнения
контроля усилий натяжения болтов согласно п.7.13.
4.9. Если несущая способность сварных швов присоединения профиля к фланцу недостаточна для
передачи внешних силовых воздействий или необходимо повысить несущую способность растянутых
участков ФС без увеличения числа болтов или толщины фланцев, последние следует усиливать ребрами
жесткости (рис.1 и 2).
Рис.2. Схемы фланцевых соединений растянутых элементов замкнутого профиля:
а - ФС элементов из круглых труб; б - ФС элементов из гнутосварных профилей
Толщина ребер жесткости не должна превышать 1,2 толщины элементов основного профиля,
длина должна быть не менее 200 мм. Ребра жесткости следует располагать так, чтобы концентрация
напряжений в сечении основных профилей была минимальной.
Ребра жесткости могут быть использованы для крепления связей, путей подвесного транспорта и
т.п.
4.10. В поясах ферм, где к узлу ФС примыкают раскосы решетки фермы, несущая способность ФС
должна удовлетворять суммарному усилию в узле, а не усилию в смежной панели пояса.
4.11. Для обеспечения требуемой жесткости ФС, подверженных изгибу (рамные ФС), следует
строго соблюдать требования точности изготовления и монтажа ФС, изложенные в разделах 6 и 7
настоящих рекомендаций.
При выполнении таких соединений следует, как правило, предусматривать следующие меры:
на растянутых участках ФС применять фланцы увеличенной толщины;
на сжатых участках устанавливать дополнительное количество болтов с предварительным их
натяжением в соответствии с указаниями п.1.2.
252

253.

Если такие или подобные им меры по обеспечению требуемой жесткости ФС не предусмотрены,
расчетные рамные моменты следует снижать до 15%.
4.12. ФС элементов двутаврового сечения, подверженных воздействию центрального растяжения,
следует выполнять, кроме случаев, отмеченных в п.4.9, без ребер жесткости. Рекомендуемый сортамент
ФС этого типа (приложение 1) с фланцами толщиной 25-40 мм включает в себя профили от 20Ш1 до
30Ш2 и от 20К1 до 30К2, расчетные продольные усилия 1593-3554 кН (163-363 тс).
С целью унификации при расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные
сопротивления стали данного типоразмера профиля.
4.13. ФС элементов парного уголкового сечения, подверженных воздействию центрального
растяжения, следует выполнять с фасонками для обеспечения необходимой несущей способности
сварных швов. Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 2) с фланцами толщиной 20-40
мм включает профили от 100х7 до 180х12, расчетные продольные усилия 957-2613 кН (98-266 тс).
При расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные сопротивления стали данного
типоразмера профиля.
Для ФС элементов из парных уголков 180х11 и 180х12 применены высокопрочные болты М27.
4.14. ФС элементов таврового сечения, подверженных воздействию центрального растяжения,
следует выполнять, кроме случаев, отмеченных в п.4.9, без ребер жесткости. Рекомендуемый сортамент
ФС этого типа (приложение 3, табл.1 и 2) включает в себя профили от 10Шт1 до 20Шт3, расчетные
продольные усилия 800-2681 кН (81-273 тс).
При расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные сопротивления стали тавров
данных типоразмеров.
Для ФС элементов из тавра 20Шт применены высокопрочные болты М27.
4.15. ФС элементов из круглых труб, подверженных воздействию центрального растяжения,
следует выполнять, как правило, со сплошными фланцами и ребрами жесткости в количестве не менее 3
шт. Ширина ребер определяется разностью радиусов фланцев и труб, длина - не менее 1,5 диаметра
трубы (см. рис.2).
Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 4) включает в себя электросварные
прямошовные и горячедеформированные трубы размерами от 114х2,5 до 377х10, расчетные продольные
усилия 630-3532 кН (64-360 тс).
Материал труб
сопротивлениями
-
малоуглеродистая и низколегированная сталь
МПа, болты высокопрочные М20, М24 и М27.
с
расчетными
Для ФС элементов из круглых труб, выполненных из малоуглеродистой стали, допустимо
применение сплошных фланцев без ребер жесткости при условии выполнения сварных швов
равнопрочными этим элементам и экспериментальной проверки натурных ФС данного типа.
4.16. ФС элементов из гнутосварных профилей прямоугольного или квадратного сечений,
подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять со сплошными фланцами и
ребрами жесткости, расположенными, как правило, вдоль углов профиля (см. рис.2). Ширина ребер
253

254.

определяется размерами фланца и профиля, длина - не менее 1,5 высоты меньшей стороны профиля.
Если между ребрами жесткости будет размещено более двух болтов или ребра жесткости будут
установлены не только вдоль углов профиля, то ФС элементов из гнутосварных профилей данного типа
могут быть применены только после экспериментальной проверки натурных соединений данного типа.
4.17. ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных
воздействию изгиба, следует выполнять, как правило, со сплошными фланцами с постановкой ребра
жесткости на растянутом поясе в плоскости стенки двутавра. При необходимости увеличения
количества болтов и ширины фланцев соответствующее уширение поясов двутавров следует
осуществлять за счет приварки дополнительных фасонок (рис.3, а).
Рис.3. Схемы фланцевых соединений изгибаемых элементов из прокатных или сварных двутавров
Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 5) включает в себя профили от 26Б1 до
100Б2 и от 23Ш1 до 70Ш2 с несущей способностью 127-2538 кН·м (13-259 тс·м). Несущая способность
ФС на изгиб для данного типа соединения и данного типоразмера двутавра определена из условия
прочности фланца, болтов и сварных швов соединения, воспринимающих данный изгибающий момент.
Для этого типа соединений предусмотрено применение высокопрочных болтов М24 и М27.
4.18. ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных
воздействию изгиба, возможно выполнять со сплошными фланцами, высота которых не превышает
высоты двутавра (см. рис.3, б). Такие соединения следует применять, если расчетный момент в рамных
соединениях ниже несущей способности двутавров на изгиб.
При необходимости уменьшения количества болтов или увеличения жесткости растянутых
участков ФС допустимо применять составные фланцы, увеличивая их толщину на растянутом участке
254

255.

до 36-40 мм (см. рис.3, в).
Если изгибающий момент в рамных соединениях превышает несущую способность двутавра на
изгиб, следует предусматривать устройство вутов (см. рис.3, г).
ФС указанных
рекомендаций.
типов
следует
проектировать
в
соответствии
с
указаниями
настоящих
4.19. Для ФС элементов, подверженных воздействию сжатия, когда непредусмотренные проектом
(КМ) эксцентриситеты передачи продольных усилий недопустимы, необходимо строго выполнять
требования по точности изготовления и монтажа ФС, изложенные в разделах 6 и 7 настоящих
рекомендаций. В таких соединениях следует предусматривать также установку болтов с суммарным
предварительным натяжением, равным расчетному усилию сжатия в соединяемых элементах.
4.20. ФС элементов, подверженных центральному растяжению, следует, как правило, применять
для передачи усилий (кН), не превышающих для элементов из:
парных уголков - 3000;
одиночных уголков - 1900;
широкополочных двутавров и круглых труб - 3500;
широкополочных тавров и прямоугольных труб - 2500.
ФС сварных или прокатных двутавров, подверженных изгибу или совместному действию изгиба и
растяжения, следует, как правило, применять, если суммарное растягивающее усилие, воспринимаемое
ФС от растянутой зоны присоединяемого элемента, не превышает 3000 кН.
5. РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. ФС элементов стальных конструкций следует проверять расчетами на:
прочность болтов;
прочность фланцев на изгиб;
прочность соединений на сдвиг;
прочность сварных швов соединения фланца с элементом конструкции.
5.2. Методы расчета следует применять только для ФС, конструктивная форма которых отвечает
требованиям раздела 4.
5.3. Предельное состояние ФС определяют следующие yсловия:
усилие в наиболее нагруженном болте, определенное с учетом совместной работы болтов
соединения, не должно превышать расчетного усилия растяжения болта;
изгибные напряжения во фланце не должны превышать расчетных сопротивлений стали фланца по
255

256.

пределу текучести.
5.4. Расчет
растяжению.
прочности
ФС
элементов открытого
профиля,
подверженных
центральному
Количество болтов внутренней зоны
определяет конструктивная форма соединения.
Количество болтов наружной зоны предварительно назначают из условия:
,
где
(1)
- внешняя нагрузка на соединение;
- предельное внешнее усилие на один болт внутренней зоны, равное 0,9
;
- предельное внешнее усилие на один болт наружной зоны, равное
;
- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение внешней нагрузки между болтами
внутренней и наружной зон, определяемый по табл.2.
Таблица 2
Диаметр болта
Толщина фланца, мм
Соотношение внешних усилий на один болт внутренней и
наружной зон
М20
М24
16
2,5
20
1,7
25
1,4
30
1,2
20
2,6
25
1,8
30
1,5
40
1,1
256

257.

М27
25
2,1
30
1,7
40
1,2
Прочность фланца и болтов, относящихся к внутренней зоне, следует считать
обеспеченной, если: болты расположены в соответствии с указаниями п.4.6, толщина фланца
составляет 20 мм и выше, а усилие на болт от действия внешней нагрузки не превышает
величины
.
5.5. При расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне, выделяют
отдельные участки фланцев, которые рассматривают как Т-образные (см. рис.1) шириной .
Прочность ФС следует считать обеспеченной, если
,
где
- расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС, определяемое по формулам
если
если
где
(2)
,
(3)
,
(4)
;
;
,
,
- расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности соединения по болтам;
- расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности фланца на изгиб.
,
(5)
где - коэффициент, зависящий от безразмерного параметра жесткости болта
по табл.3 или по формуле:
;
;
257
, определяемый
(6)
(7)

258.

,
где
,
(8)
,
- параметр, определяемый по табл.4 или из уравнения
,
где - толщина фланца;
- ширина фланца, приходящаяся на один болт наружной зоны
фланца;
- расстояние от оси болта до края сварного шва
(9)
-го Т-образного участка
-го Т-образного участка фланца.
Таблица 3
0,02
0,04
0,06 0,08
0,1
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10
15
0,907 0,836 0,79 0,767 0,744 0,67 0,602 0,561 0,53 0,509 0,467 0,438 0,41 0,396 0,367 0,34 0,325 0,296 0,27 0,232
6
3
2
5
4
3
Таблица 4
Параметр
при
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,7
3,0
4,0
5,0
0,02
3,252
2,593
2,221
1,986
1,826
1,710
1,586
1,499
1,333
1,250
0,06
2,960
2,481
2,171
1,962
1,812
1,702
1,582
1,497
1,333
1,250
0,1
2,782
2,398
2,130
1,939
1,799
1,694
1,578
1,494
1,332
1,249
0,5
2,186
2,036
1,908
1,776
1,711
1,636
1,545
1,475
1,327
1,248
1,0
1,949
1,860
1,780
1,707
1,643
1,586
1,514
1,454
1,321
1,246
258

259.

2,0
1,757
1,704
1,653
1,607
1,564
1,524
1,470
1,424
1,312
1,242
3,0
1,660
1,621
1,584
1,548
1,515
1,483
1,440
1,402
1,303
1,238
4,0
1,599
1,568
1,537
1,508
1,480
1,454
1,417
1,384
1,296
1,235
5,0
1,555
1,529
1,503
1,478
1,454
1,431
1,399
1,370
1,289
1,232
6,0
1,522
1,498
1,476
1,454
1,433
1,413
1,384
1,357
1,283
1,230
8,0
1,473
1,454
1,436
1,418
1,401
1,384
1,360
1,337
1,273
1,224
10
1,438
1,422
1,406
1,391
1,377
1,362
1,341
1,322
1,264
1,219
15
1,381
1,369
1,358
1,346
1,335
1,324
1,308
1,293
1,247
1,210
Примеры расчета и проектирования
приведены в приложении 6.
соединений
элементов,
подверженных
растяжению,
5.6. Расчет ФС элементов открытого профиля, подверженных изгибу и совместному действию
изгиба и растяжения.
Максимальные и минимальные значения нормальных напряжений в присоединяемом
профиле
от действия изгиба и продольных сил определяют в плоскости его соединения с
фланцем по формуле*:
,
где
и
(10)
- изгибающий момент и продольное усилие, воспринимаемые ФС;
- момент сопротивления сечения присоединяемого профиля;
- площадь поперечного сечения присоединяемого профиля.
_______________
* При расчете
с целью упрощения наличием ребер, ужесточающих фланец, можно
пренебречь.
Усилия в поясах присоединяемого профиля
определяют по формуле
,
где
- площадь поперечного сечения пояса
259
или
(рис.4);
(11)

260.

- площадь поперечного сечения участка стенки в зоне болтов растянутого пояса;
;
;
- толщина стенки, полок и высота присоединяемого профиля; остальные обозначения
приведены на рис.4.
260

261.

Рис.4. Схема к расчету фланцевых соединений изгибаемых элементов из двутавров
Усилия в растянутой части стенки присоединяемого профиля определяют по формуле
261

262.

при
,
при
где
,
;
(12)
,
,
.
Прочность ФС считается обеспеченной, если:
при
,
(13)
;
при
,
(14)
,
где
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутого пояса
при наличии ребра жесткости (см. рис.4)
, равное:
;
(15)
при симметричном расположении болтов относительно пояса
;
(16)
;
(17)
при отсутствии ребра жесткости
262

263.

при отсутствии болтов ряда
;
(18)
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутой части стенки, равное:
;
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутого пояса
(19)
, равное:
при наличии ребра жесткости
;
(20)
;
(21)
при отсутствии ребра жесткости
при отсутствии болтов ряда
;
(22)
- расчетное усилие на болт наружной зоны -го Т-образного участка фланца растянутого
пояса или стенки, определяемое по формулам (2)-(9) в соответствии с указаниями п.5.5;
- число болтов наружной зоны растянутого пояса
;
- число болтов наружной зоны растянутого пояса
;
- число рядов болтов растянутой части стенки;
;
;
;
;
;
- коэффициент, равный 0,8 для
400 мм, 0,9 для
мм, в остальных случаях
1,0.
Пример расчета фланцевого соединения изгибаемых элементов приведен в приложении 7.
5.7. Расчет прочности ФС элементов замкнутого профиля, подверженных центральному
263

264.

растяжению.
Прочность соединения, конструктивная форма которого отвечает требованиям раздела 4, следует
считать обеспеченной, если
мм,
,
где
(23)
- количество болтов в соединении;
- коэффициент, значение которого следует принимать по табл.5.
Таблица 5
Диаметр болта, мм
Толщина фланца, мм
М20
0,85
М24
0,8
0,85
М27
0,8
0,85
5.8. Прочность ФС растянутых элементов открытого и замкнутого профилей на действие
местной поперечной силы
следует проверять по формуле
,
(24)
где - количество болтов наружной зоны для ФС элементов открытого профиля и количество
болтов для ФС элементов замкнутого профиля;
- контактные усилия, принимаемые равными 0,1
для ФС элементов замкнутого
профиля, а для элементов открытого профиля определяемые по формуле
;
(25)
- расчетное усилие на болт, определяемое по формуле (5) в соответствии с указаниями п.5.5;
- коэффициент трения соединяемых поверхностей фланцев, принимаемый в соответствии с
264

265.

указаниями п.11.13* главы СНиП II-23-81*.
При отсутствии местной поперечной силы в расчет вводится условное значение
.
5.9. Прочность ФС сжатых элементов открытого и замкнутого профилей, а также ФС
изгибаемых элементов открытого профиля на действие сдвигающих сил следует проверять по
формуле
,
(26)
где
- усилие сжатия в ФС от действия внешней нагрузки, для ФС изгибаемых элементов
определяемое по формуле
,
(27)
где - усилие растяжения или сжатия в присоединяемом элементе от действия внешней нагрузки.
5.10. Расчет прочности сварных швов соединения фланца с элементом конструкции следует
выполнять в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81* с учетом глубины проплавления корня
шва на 2 мм по трем сечениям (рис.5):
Рис.5. Схемы расчетных сечений сварного соединения (сварка механизированная):
1 - сечение по металлу шва; 2 - сечение по металлу границы сплавления с профилем; 3 - сечение
по металлу границы сплавления с фланцем
по металлу шва (сечение 1)
;
(28)
по металлу границы сплавления с профилем (сечение 2)
;
265
(29)

266.

по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката (сечение 3)
,
где
(30)
- расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;
- коэффициенты:
=0,7;
принимается по табл.34* главы СНиП II-23-81*;
- коэффициенты условий работы шва;
- коэффициент условий работы сварного соединения,
=1,0;
- расчетные сопротивления угловых швов срезу (условному) по металлу шва и металлу
границы сплавления с профилем соответственно, принимаются по табл.3 главы СНиП II-23-81*;
- расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины фланца, принимается по
табл.1* главы СНиП II-23-81*.
6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Материал и обработка деталей ФС
6.1. Качество проката, применяемого для изготовления фланцев в соответствии с требованиями
п.2.2, должно быть гарантировано сертификатом завода - поставщика проката.
Завод строительных стальных конструкций (в дальнейшем завод-изготовитель) обязан
маркировать каждый фланец с указанием марки стали, номера сертификата завода - поставщика
проката, номера плавки, номера приемного акта завода - изготовителя конструкций.
Маркировку следует выполнять металлическими клеймами на поверхности фланца в месте,
доступном для осмотра после монтажа конструкций. Глубина клеймения не должна превышать 0,5 мм.
Место для клейма должно быть указано в чертежах КМ.
6.2. При входном контроле проката, применяемого для изготовления фланцев, следует проверить
соответствие данных сертификата требованиям, предъявляемым к качеству этого проката. При
отсутствии сертификата завод-изготовитель должен проводить испытания проката с целью определения
требуемых механических свойств и химического состава, определяющих качество проката. При этом
проверку механических свойств стали в направлении толщины проката следует проводить по методике,
приведенной в приложении 8. Контроль качества стали фланцев методами ультразвуковой
дефектоскопии следует выполнять в соответствии с указаниями п.2.4.
6.3. Заготовку фланцев следует выполнять машинной термической резкой.
6.4. Заготовку элементов, присоединяемых к фланцам, следует выполнять машинной термической
резкой или механическим способом (пилы, отрезные станки). При применении ручной термической
266

267.

резки торцы элементов должны быть затем обработаны механическим способом (например,
фрезеровкой).
6.5. Отклонения размеров фланцев, отверстий под болты и элементов, соединяемых с фланцем,
должны удовлетворять требованиям, изложенным в табл.6.
Таблица 6
Контролируемый параметр
Предельное отклонение
1. Отклонения торца присоединяемого к
фланцу элемента
0,002 , где - высота и ширина сечения элемента. Максимальный зазор между
фланцем и торцом присоединяемого элемента не должен превышать 2 мм
2. Шероховатость торцевой поверхности
элемента, присоединяемой к фланцу
320, допускаются отдельные "выхваты" глубиной не более 1 мм в количестве 1
шт. на длине 100 мм
3. Отклонение габаритных размеров фланца
±2,0 мм
4. Разность диагоналей фланца
±3,0 мм
5. Отклонение центров отверстий в пределах
группы
±1,5 мм
6. Отклонение диаметра отверстия
+0,5 мм
6.6. Отверстия во фланцах следует выполнять сверлением. Заусенцы после сверления должны быть
удалены.
Сборка и сварка ФС
6.7. Сборку элементов конструкций с фланцевыми соединениями следует производить только в
кондукторах.
6.8. В кондукторе фланец следует фиксировать и крепить к базовой поверхности не менее чем
двумя пробками и двумя сборочными болтами.
6.9. Базовые поверхности кондукторов должны быть фрезерованы. Отклонение тангенса угла их
наклона не должно превышать 0,0007 в каждой из двух плоскостей.
6.10. ФС следует сваривать только после проверки правильности их сборки. Сварные швы следует
выполнять механизированным способом с применением материалов, указанных в п.2.7, и
проплавлением корня шва не менее 2 мм.
6.11. Технология сварки должна обеспечивать минимальные сварочные деформации фланцев.
267

268.

6.12. После выполнения сварных швов ФС сварщик должен поставить свое клеймо, место
расположения которого должно быть указано в чертежах КМ.
6.13. После выполнения сварки внешние поверхности фланцев должны быть отфрезерованы.
Толщина фланцев после фрезеровки должна быть не менее указанной в чертежах КМД.
Запрещается осуществлять наклон соединяемых элементов за счет изменения толщины фланца
(клиновидности).
6.14. Точность изготовления отправочных элементов конструкций с ФС должна соответствовать
требованиям, изложенным в табл.7.
Таблица 7
Контролируемый параметр
Предельное отклонение
1. Тангенс угла отклонения фрезерованной поверхности фланцев
Не более 0,0007
2. Зазор между внешней плоскостью фланца и ребром стальной
линейки
0,3 мм
3. Отклонение толщины фланца (при механической обработке
торцевых поверхностей)
±0,02
4. Смещение фланца от проектного положения относительно осей
сечения присоединяемого элемента
±1,5 мм
5. Отклонение длины элемента с ФС
0; -5,0 мм
6. Совпадение отверстий в соединяемых фланцах при контрольной
сборке
Калибр диаметром, равным номинальному диаметру болта,
должен пройти в 100% отверстий
Грунтование и окраска
6.15. При отсутствии специальных указаний в чертежах КМ фланцы должны быть огрунтованы и
окрашены теми же материалами и способами, что и конструкция в целом.
Контроль качества ФС
6.16. Контрольную сборку элементов конструкций с ФС следует проводить в объеме не менее
10% общего количества, но не менее 4 шт. взаимно соединяемых элементов.
Обязательной контрольной сборке подлежат первые и последние номера элементов в соответствии
с порядковым номером изготовления.
6.17. В процессе выполнения работ по сварке ФС следует контролировать:
268

269.

квалификацию сварщиков
конструкции;
в
соответствии
с
правилами
предприятия,
изготавливающего
качество сварочных материалов в соответствии с действующими стандартами и паспортами
изделий;
качество подготовки и сборки деталей под сварку в соответствии с главой СНиП III-18-75, раздел 1
и настоящими рекомендациями;
качество сварных швов в соответствии со СНиП III-18-75: в соединениях сжатых элементов по
поз.1.2 табл.3 раздела 1, в соединениях растянутых и изгибаемых элементов категории швов сварных
соединений 1 по поз.3 табл.41 и поз.1, 2, 3 табл.42 разд.9; а также в соответствии с ГОСТ 14771-76 и
требованиями пп.6.10 и 6.11 настоящих рекомендаций.
6.18. 100-процентному контролю следует подвергать параметры, указанные в пп.1, 2 табл.6 и пп.16 табл.7 настоящих рекомендаций, а также наличие и правильность маркировки и клейма сварщиков на
фланце.
6.19. Фланцы после их приварки к соединяемым элементам следует подвергать 100-процентному
контролю ультразвуковой дефектоскопией. Результаты контроля должны удовлетворять требованиям
п.2.5 настоящих рекомендаций.
6.20. При отправке конструкций с ФС завод-изготовитель кроме документации, предусмотренной
п.1.22 главы СНиП 3.03.01-87, должен представить копию сертификата, удостоверяющего качество
стали фланцев, а также документы о контроле качества сварных соединений. Если фланцы изготовлены
из марок стали, отличных от указанных в п.2.2, завод-изготовитель должен представить документы о
качестве проката, применяемого для фланцев в соответствии с указаниями пп.2.3 и 2.4 настоящих
рекомендаций.
7. МОНТАЖНАЯ СБОРКА ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
7.1. Проекты производства работ (ППР) по монтажу конструкций должны содержать
технологические карты, предусматривающие выполнение ФС в конкретных условиях монтируемого
объекта в соответствии с указаниями "Рекомендаций по сборке фланцевых монтажных соединений
стальных
строительных
конструкций"
(ВНИПИ
Промстальконструкция,
ЦНИИПроектстальконструкция. - М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1986).
7.2. Подготовку и сборку ФС следует проводить под руководством лица (мастера, прораба),
назначенного приказом по монтажной организации ответственным за выполнение этого вида
соединений на объекте.
7.3. Технологический процесс выполнения ФС включает:
подготовительные работы;
сборку соединений;
контроль натяжения высокопрочных болтов;
огрунтование и окраску соединений.
269

270.

7.4. Высокопрочные болты, гайки и шайбы к ним должны быть подготовлены в соответствии с
п.4.25 главы СНиП 3.03.01-87, пп.3.1.2-3.1.8 ОСТ 36-72-82.
7.5. Подготовку контактных поверхностей фланцев следует осуществлять в соответствии с
указаниями чертежей КМ и КМД по ОСТ 36-72-82. При отсутствии таких указаний контактные
поверхности очищают стальными или механическими щетками от грязи, наплывов грунтовки и краски,
рыхлой ржавчины, снега и льда.
7.6. Применение временных болтов в качестве сборочных запрещается.
7.7. Под головки и гайки высокопрочных болтов необходимо ставить только по одной шайбе.
Выступающая за пределы гайки часть стержня болта должна иметь не менее одной нитки резьбы.
7.8. Натяжение высокопрочных болтов ФС необходимо выполнять от наиболее жесткой зоны
(жестких зон) к его краям.
7.9. Натяжение
закручивания.
высокопрочных
болтов
ФС
следует
осуществлять
только
по
моменту
7.10. Натяжение высокопрочных болтов на заданное усилие следует производить
закручиванием гаек до величины момента закручивания
, который определяют по формуле
,
(31)
где - коэффициент, принимаемый равным: 1,06 - при натяжении высокопрочных болтов; 1,0 при контроле усилия натяжения болтов;
- среднее значение коэффициента закручивания для каждой партии болтов по сертификату или
принимаемое равным 0,18 при отсутствии таких значений в сертификате;
- усилие натяжения болта, Н;
- номинальный диаметр резьбы болта, м.
Отклонение фактического момента закручивания от момента, определяемого по формуле (31), не
должно превышать 0; +10%.
7.11. После натяжения болтов гайки ничем дополнительно не закрепляются.
7.12. После выполнения ФС монтажник обязан поставить на соединение личное клеймо (набор
цифр) в месте, предусмотренном в чертежах конструкций КМ или КМД, и предъявить собранное
соединение ответственному лицу.
7.13. Качество выполнения ФС на высокопрочных болтах ответственное лицо проверяет путем
пооперационного контроля. Контролю подлежат: качество обработки (расконсервации) болтов; качество
подготовки контактных поверхностей фланцев; соответствие устанавливаемых болтов, гаек и шайб
требованиям ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77, а также требованиям, указанным в чертежах КМ и КМД;
наличие шайб под головками болтов и гайками; длина части болта, выступающей над гайкой; наличие
270

271.

клейма монтажника, осуществляющего сборку соединения; выполнение требований табл.8.
Таблица 8
Наименование отклонения
Допускаемое
отклонение, мм
Просвет между фланцами или фланцем и полкой колонны после преднапряжения высокопрочных болтов по
линии стенок и полок профиля
0,2
Просвет между фланцами или фланцем и полкой колонны после преднапряжения высокопрочных болтов по
краям фланцев:
для фланцев толщиной не более 25 мм
0,6
для фланцев толщиной более 32 мм
1,0
Примечание. Щуп толщиной 0,1 мм не должен проникать в зону радиусом 40 мм от оси болта
7.14. Контроль усилия натяжения следует осуществлять во всех установленных высокопрочных
болтах тарированными динамометрическими ключами. Контроль усилия натяжения следует
производить не ранее чем через 8 ч после выполнения натяжения всех болтов в соединении, при этом
усилия в болтах соединения должны соответствовать значениям, указанным в п.3.3 или табл.9.
Таблица 9
Усилие натяжения болтов (контролируемое), кН (тс)
М20
М24
М27
167(17)
239(24,4)
312(31,8)
7.15. Отклонение фактического момента закручивания от расчетного не должно превышать 0;
+10%. Если при контроле обнаружатся болты, не отвечающие этому условию, то усилие натяжения этих
болтов должно быть доведено до требуемого значения.
7.16. Документация, предъявляемая при приемке готового объекта, кроме предусмотренной п.1.22
271

272.

главы СНиП 3.03.01-87, должна содержать сертификаты или документы завода-изготовителя,
удостоверяющие качество стали фланцев, болтов, гаек и шайб, документы завода-изготовителя о
контроле качества сварных соединений фланцев с присоединяемыми элементами, журнал контроля за
выполнением монтажных фланцевых соединений на высокопрочных болтах.
Приложение 1
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ
ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ
N
Схема фланцевого соединения
Марка профиля
,
кН
(тс)
2
3
4
5
6
7
20Ш1
1593
(163)
25
8
6
20К1
1626
(166)
25
9
6
20К2
1879
(192)
40
10
6
п
/
п
1
1
272
, мм
, мм
, мм

273.

2
23Ш1
1608
(164)
25
9
6
3
23К1
2237
(228)
30
9
6
23K2
2274
(232)
30
10
6
26Ш1
1913
(195)
30
10
7
26Ш2
1937
(197)
30
11
6
4
273

274.

5
6
7
26К1
2815
(287)
30
10
6
26K2
2933
(299)
30
12
8
30К1
3306
(337)
30
12
8
30К2
4032
(411)
40
12
8
30Ш1
2197
(224)
30
10
7
30Ш2
2668
(272)
40
12
7
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали двутавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют
сокращенному сортаменту металлопроката для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Болты М24 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр
отверстий 27 мм. Усилие предварительного натяжения 239 кН (24,4 тс).
4. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
274

275.

5. Обозначения, принятые в таблице:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
двутавра;
текучести);
, где
- площадь сечения
- максимальное расчетное сопротивление стали двутавра растяжению по пределу
- толщина фланцев;
- катеты угловых сварных швов стенки и полки двутавра соответственно.
Приложение 2
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПАРНЫХ
РАВНОПОЛОЧНЫХ УГОЛКОВ
N
Схема фланцевого соединения
Сечение элемента,
мм мм
2
3
, кН (тс)
, мм
п
/
п
1
4
5
1
100 7
957
(97,6)
20
2
100 8
1224 (124,8)
25
110 8
275

276.

3
125 8
1579*
(161,0)
30
1928** (196,5)
40
2156 (219,8)
30
2613 (266,4)
30
125 9
4
140 9
140 10
5
160 10
160 11
6
180 11
180 12
_______________
* Марка сварочной проволоки - Св-10HMA; Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
** Марка сварочной проволоки - Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ по ГОСТ 2246-70*.
276

277.

Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали равнополочных уголков по ГОСТ 8509-72
соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката для применения в стальных строительных
конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Марку стали фасонок назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих рекомендаций.
Длина фасонок определяется конструктивными особенностями соединений, но не менее 200 мм.
4. Все болты (за исключением болтов по схеме 6) М24 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по
ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 27. Усилие предварительного натяжения 239 кН
(24,4 тс).
5. Болты по схеме 6 - М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ
22356-77. Диаметр отверстий 30 мм. Усилие предварительного натяжения 312 кН (31,8 тс).
6. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
7. Обозначения, принятые в таблице:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
, где
- площадь
сечения уголка с максимальными типоразмерами из указанных в графе 3 для каждого фланцевого
соединения;
- максимальное расчетное сопротивление стали уголка растяжению по пределу
текучести);
- толщина фланцев;
- катет угловых сварных швов.
Приложение 3
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ
ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ТАВРОВ
Таблица 1
N п/п
Схема фланцевого соединения
Марка профиля
1
2
3
277
, кН (тс)
4
, мм
5

278.

10Шт1
1
800**
(81,5)
30
881**
(89,8)
25
1439* (146,7)
30
1919**
(195,6)
30
11,5Шт1
13Шт1
2
13Шт2 (см. п.6 примечаний)
15Шт1
3
15Шт2
15Шт3
17,5Шт1
4
17,5Шт2
17,5Шт3
278

279.

20Шт1
5
2537*
(258,6)
40
20Шт2
20Шт3
Таблица 2
N п/п
Схема фланцевого сечения
Марка профиля
1
2
3
4
5
10Шт1
958
(97,6)
20
1227*
(125,1)
25
1
, кН (тс)
, мм
11,5Шт1
13Шт1
2
13Шт2
279

280.

15Шт1
3
1494**
(152,3)
25
1919**
(195,6)
30
2681**
(273,3)
40
15Шт2
17,5Шт1
4
17,5Шт2
17,5Шт3
20Шт1
5
20Шт2
20Шт3
_______________
* Марка сварочной проволоки - Св-10НМА; Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
** Марка сварочной проволоки - Св-10ХГ2СМА, Cв-08XH2ГMЮ по ГОСТ 2246-70*.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали тавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют
сокращенному сортаменту металлопроката для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105465-82 и 09Г20-15 по ГОСТ 19282-73.
280

281.

3. Марку стали фасонок назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих рекомендаций.
Длина фасонок определяется конструктивными особенностями соединений, но не менее 200 мм.
4. Все болты, за исключением болтов по схеме 5 (табл.1 и табл.2), М24 высокопрочные из стали
40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 27 мм. Усилие предварительного
натяжения 239 кН (24,4 тс).
5. Болты по схеме 5 (табл.1 и табл.2) М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 2235377 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 30 мм. Усилие предварительного натяжения 312 кН (31,8 тс).
6. На схеме (табл.1) представлено фланцевое соединение тавров с расчетным сопротивлением не
выше 315 и 270 МПа для 13Шт1 и 13Шт2 соответственно.
7. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
8. Обозначения, принятые в таблицах:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
, где - площадь сечения
тавра с максимальными типоразмерами из указанных в графе 3 для каждой схемы фланцевых
соединений;
- максимальное расчетное сопротивление стали тавра растяжению по пределу
текучести);
- толщина фланцев;
- катеты угловых сварных швов стенки и полки тавра соответственно.
Приложение 4
COPTAМEHT ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КРУГЛЫХ ТРУБ
N
п/п
Схема фланцевого соединения
1
2
1
Сечение трубы, мм мм
, кН (тс)
, мм
, мм
,
, мм
мм
3
4
5
6
7
8
114 2,5 5,0
(64,2)
630
20
245
175
20
255
185
121 5,0; 6,0*
281

282.

127 3,0 4,0
255
185
140 3,5; 4,5
275
205
20
140 4,0 8,0*
(92,2)
903
25
310
220
24
159 3,5; 5,5
630
20
300
220
20
168 4,0 6,0
903
25
350
250
24
(138,2) 1356
25
350
250
24
400
300
400
300
430
330
400
300
430
330
168 6,0*
2
168 8,0 10,0*
219 6,0; 8,0*
3
219 10,0*
(184,3) 1808
25
24
219 4,0 6,0
245 8,0*
4
219 7,0; 8,0
(230,4) 2260
245 10,0 12,0*
282
25
24

283.

273 4,5.....**6,0
460
360
325 5,0; 5,5
535
425
377 5,0 8,0
560
460
460
360
273 12,0*
460
360
377 9,0; 10,0
560
460
520
410
273 8,0; 10,0*
5
273 7,0; 8,0
(276,5) 2712
325 6,0 8,0
(360)
3532
25
30
24
27
_______________
* Горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78*
** Брак оригинала. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали электросварных прямошовных труб по ГОСТ 1070476 и горячедеформированных труб по ГОСТ 8732-78* соответствуют сокращенному сортаменту
металлопроката для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Марку стали ребер жесткости назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих
рекомендаций. Толщина ребер принимается равной толщине стенки трубы с округлением в большую
сторону. Длина ребер определяется конструктивными особенностями соединения, но не менее 1,5
диаметра трубы для четных и 1,7 диаметра трубы для нечетных ребер.
4. Болты М20, М24 и М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ
22356-77. Диаметр отверстий 23, 28 и 31 мм. Усилие предварительного натяжения 167, 239 и 312 кН
соответственно.
5. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
6. Обозначения, принятые в таблице:
283

284.

- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
, где
- площадь сечения
трубы с типоразмерами из указанных в графе 3 для каждого фланцевого соединения;
сопротивление стали трубы растяжению по пределу текучести);
- расчетное
- толщина фланцев;
- диаметр фланцев;
- диаметр болтовой риски;
- диаметр болтов.
Приложение 5
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Геометрические параметры соединений
284

285.

Диаметр
болта
Параметры,
мм
Номер профиля ригеля
26Б1
30Б1
35Б1
35Б2
40Б1
М24
М27
45Б1
50Б1
55Б1
60Б1
45Б2
50Б2
55Б2
60Б2
70Б1
70Б2
80Б1
90Б1
100Б1
100Б2
23Ш1
26Ш1
26Ш2
30Ш1
35Ш1
40Ш1
50Ш1
30Ш2
35Ш2
40Ш2
60Ш1
70Ш1
70Ш2
90
90
100
100
90
90
100
100
60
60
60
60
60
60
60
60
40
45
45
50
40
45
45
50
100
100
110
110
100
100
110
110
70
70
70
70
70
70
70
70
45
50
50
55
45
50
50
55
Примечание. Параметр может быть изменен в зависимости от типа колонны при выполнении
условий, изложенных в разделе 4 (п.4) настоящих рекомендаций.
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ (тс·м)
Тип
фла
н- ца
1
Диаметр
болт
а
М24
Номер профиля ригеля
26
Б1
30Б1
35
Б1
35
Б2
40Б1
40Б2
45
Б1
45
Б2
50Б1
50Б2
55
Б1
55
Б2
60Б1 70Б1 80Б1
60Б2 70Б2
15,
5
18,5
22,
2
25,9
31,
7
35,6
41,
9
46,7
285
-
-
90
Б1
100Б
1
23Ш
1
26Ш
1
26Ш
2
30Ш
1
30Ш
2
-
-
13,0
15,2
17,8

286.

2
3
4
М27
-
-
-
36,3
40,
7
-
-
-
-
-
-
-
-
19,4
22,6
М24
-
-
-
28,8
35,
3
40,2
48,
1
53,5
63,9
74,4
-
-
-
-
-
М27
-
-
-
-
-
50,5
58,
6
-
-
-
-
-
-
-
-
М24
-
-
-
-
-
63,5
73,
8
81,9
97,4
112,
9
12
9,5
145,
4
-
-
31,3
М27
-
-
-
-
-
-
-
100,
7
119,
8
139,
0
-
-
-
-
-
М24
-
-
-
-
-
-
-
-
136,
7
159,
4
18
3,7
206,
8
-
-
-
М27
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
22
2,0
258,
6
-
-
-
СВАРНЫЕ ШВЫ
Номер
профиля
ригеля
26
Б
30Б
35Б
40Б
45
Б
50
Б
55
Б
60
Б
70
Б
8
0
Б
90
Б
100Б
23
Ш
26
Ш
30
Ш
40
Ш
50
Ш
60
Ш
70Ш
35
Ш
8
8
8
8
8
10
12
12
*
14
*
1
4
*
14
*
14*
8
10
10
12
*
12*
10
10
10
10
14
14
16
16
*
16
*
1
6
*
16
*
20*
10
14
16
16
*
18*
_______________
* Марка сварочной проволоки Св-10 НМА, Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
286

287.

Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали двутавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют
сокращенному сортаменту металлопроката для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ГОСТ
19282-73, 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Болты высокопрочные М24 и М27 из стали 40Х ’’Селект" климатического исполнения ХЛ
с временным сопротивлением не менее 1100 МПа (110 кгс/мм ), а также гайки высокопрочные и
шайбы к ним по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77.
Усилие предварительного натяжения болтов: М24 - 239 кН; М27 - 312 кН.
4. Диаметр отверстий 28 и 31 мм под высокопрочные болты М24 и М27 соответственно.
5. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
Приложение 6
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ФЛАНЦЕВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ РАСТЯЖЕНИЮ
1. Фланцевое соединение растянутых элементов из парных равнополочных уголков
Спроектировать и рассчитать ФС по следующим исходным данным:
профиль присоединяемых элементов - парные равнополочные уголки
по
ГОСТ 8509-72 из стали марки 09Г2С-6 по ГОСТ 19282-73 с расчетным сопротивлением стали
растяжению по пределу текучести
=360 МПа (3650 кгс/см ) и временным сопротивлением стали
разрыву с
=520 МПа (5300 кгс/см ), площадь сечения профиля =2х22=44 см ;
усилие растяжения, действующее на соединение,
=1557 кН (159 тс);
материал фланца - сталь марки 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73 с расчетным
сопротивлением растяжению по пределу текучести
=290 МПа (2950 кгс/см ) и нормативным
сопротивлением по пределу текучести
=305 МПа (3100 кгс/см ), расчетное сопротивление стали
фланца растяжению в направлении толщины проката (в соответствии с указаниями главы СНиП II-2381*)
МПа (1480 кгс/см ). Толщина фланца =30 мм;
болты высокопрочные М24, расчетное усилие болта
предварительного натяжения болтов =239 кН (24,4 тс);
=266 кН (27,1 тс), расчетное усилие
катеты сварных швов принять равными
=10 мм, сварка механизированная проволокой
марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* с обеспечением проплавления корня шва не менее 2 мм, расчетное
сопротивление угловых швов срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно
=215 МПа (2200 кгс/см ),
МПа (2390 кгс/см );
287

288.

материал фасонки - сталь марки 09Г2С-12-2 по ТУ 14-1-3023-80, толщина фасонки
=14
мм.
Проверка прочности сварных швов
Определяем длину сварных швов (рис.1):
см, а также необходимые для расчета
параметры в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81*:
=0,7,
=1,0,
=1,0,
=1,0, =1,0. Проверку прочности сварных швов в соответствии с указаниями п.5.10 выполняем по
трем сечениям:
по металлу шва по формуле (28):
;
МПа (2200 кгс/см );
по металлу границы сплавления с профилем по формуле (29):
;
МПа (2390 кгс/см );
по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по формуле (30):
;
МПа (1480 кгс/см ).
288

289.

Рис.1. Схема к примеру расчета фланцевого соединения парных равнополочных уголков 125х9
Таким образом, прочность сварных швов обеспечена.
Для предотвращения внецентренного приложения внешнего усилия на соединение центр
тяжести сварных швов должен совпадать с центром тяжести соединяемого профиля. Поэтому
необходимо выполнение условия:
=0, где
- статический момент сварных швов относительно
оси
, или
= , где
и
- статические моменты сварных швов выше и ниже оси
соответственно.
Разница между
и
составляет
.
Конструирование и расчет прочности ФС
Конструктивная форма соединения принята, как показано на рис.1. В таком соединении
количество болтов внутренней зоны
=4. Количество болтов наружной зоны
предварительно
назначаем из условия (1) [см. раздел 5]:
,
где
- предельное внешнее усилие на болт внутренней зоны от действия внешней
нагрузки;
- предельное внешнее усилие на один болт наружной зоны, определяемое по табл.2
(раздел 5). По конструктивным особенностям соединения предварительно назначаем количество болтов
наружной зоны =4.
289

290.

Расстановку болтов производим в соответствии с указаниями п.4.6. В соответствии с
указаниями п.4.7 болты должны быть расположены безмоментно относительно оси
(см.
рис.1), поэтому
. С учетом, что
=1,5 имеем:
,
таким образом это условие выполнено.
Прочность ФС следует считать обеспеченной, если выполняется условие (2):
,
где
- расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС и определяемое по формулам (3) или
(4). Для определения необходимо найти величину
- расчетное усилие на болт наружной зоны -го
участка фланца, представляемого условно как элементарное Т-образное ФС. Заметим, что в силу
конструктивных особенностей в этом соединении можно выделить два участка наружной зоны I и II (на
рис.1 эти участки заштрихованы). Поэтому для нахождения величины
необходимо определить
значения
и
и выбрать наименьшее из них.
Определение
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к участку I
наружной зоны, определяем из условия:
.
Значение
определяем по формуле (5)
, где
находим по формуле (6)
,a
- по формуле (7)
,
здесь
=24 мм - номинальный диаметр резьбы болта,
- ширина фланца, приходящаяся на один болт
участка I наружной зоны,
мм - усредненное расстояние между осью болта и
краями сварных швов полки уголка и фасонки.
Тогда:
290

291.

кН (17,7 тс).
Значение
определяем по формуле (8)
,
для чего находим значения
и
:
,
а значение
Тогда:
определяем по табл.4 (
).
кН (28,4 тс).
Поскольку
, принимаем
кН (17,7 тс).
Определение
находим так же, как и
, с той лишь разницей, что для участка II
Значение
мм, а
С учетом этого
тогда
кН (17,6 тс).
Определим усилие на болт из условия прочности фланца на изгиб:
значение
тогда:
определяем по табл.4 (
=1,5),
кН (20,7 тс).
291

292.

Поскольку
, принимаем
кН.
Так как
, принимаем
.
Поскольку
, расчетное усилие растяжения, воспринимаемое
ФС, определяем по формуле (3)
(162 тс).
Проверяем выполнение условия (2):
.
Условие (2) выполнено, таким образом, прочность ФС следует считать обеспеченной.
2. Фланцевое соединение растянутых элементов из круглых труб
Спроектировать и рассчитать ФС по следующим исходным данным:
профиль присоединяемых элементов - электросварная прямошовная труба 273х8 мм по
ГОСТ 10704-76 из стали марки 09Г2С по ТУ 14-3-500-76 с расчетным сопротивлением стали
растяжению по пределу текучести
=250 МПа (2550 кгс/см ) и временным сопротивлением стали
разрыву
=470 МПа (4800 кгс/см ), площадь сечения трубы =66,62 см ;
усилие растяжения, действующее на соединение,
=1666 кН (170 тс);
материал фланца - сталь марки 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73 с расчетным
сопротивлением растяжению по пределу текучести
=290 МПа (2950 кгс/см ) и нормативным
сопротивлением по пределу текучести
=305 МПа (3100 кгс/см ), расчетное сопротивление стали
фланца растяжению в направлении толщины проката (в соответствии с указаниями главы СНиП II-2381*)
МПа (1480 кгс/см ). Толщина фланца =25 мм;
болты высокопрочные М24, расчетное усилие болта
предварительного натяжения болтов =239 кН (24,4 тс);
=266 кН (27,1 тс), расчетное усилие
катеты сварных швов принять равными
=8 мм, сварка механизированная проволокой
марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* с обеспечением проплавления корня шва не менее 2 мм, расчетное
сопротивление угловых швов срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно
=215 МПа (2200 кгс/см ),
МПа (2160 кгс/см );
материал ребер жесткости - сталь марки 09Г2С по ТУ 14-1-3023-80, толщина ребер
292

293.

жесткости
=10 мм.
Расчет прочности и проектирование ФС
В соответствии с указаниями п.5.7 прочность ФС элементов замкнутого профиля считается
обеспеченной, если:
при
мм.
Из этого условия определим необходимое количество болтов
в соединении:
шт.
Количество болтов в соединении принимаем
=8 шт.
Конструирование ФС осуществляем в соответствии с указаниями раздела 4.
При принятом количестве болтов в соединении минимальное количество ребер жесткости
=4. Длина нечетных ребер:
мм,
длина четных ребер:
мм, принимаем
где
=470 мм.
- диаметр трубы.
В соответствии с указаниями п.4.6 болты располагаем как можно ближе к элементам
присоединяемого профиля, при этом:
мм,*
_________________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
мм, с округлением принимаем =50 мм.
Определяем диаметр риски болтов:
мм, принимаем
=355 мм, а диаметр фланца:
мм.
Угол между радиальными осями ребра и болтов, расположенными у ребра:
, с округлением принимаем
293
=20°.

294.

Проверка прочности сварных швов
Определяем длину сварных швов (рис.2):
мм, а
также
расчета параметры в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81*:
=1,0,
необходимые
=0,7,
=1,0,
для
=1,0,
=1,0.
Рис.2. Схема к примеру расчета фланцевого соединения элементов из круглых труб 273х8
Проверку прочности сварных швов в соответствии с указаниями п.5.10 выполняем по трем
сечениям:
по металлу шва по формуле (28):
;
МПа (2200 кгс/см );
по металлу границы сплавления с профилем по формуле (29):
;
МПа (2160 кгс/см );
по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по формуле (30):
;
294

295.

МПа (1480 кгс/см ).
Таким образом, прочность сварных швов обеспечена.
Приложение 7
ПРИМЕР РАСЧЕТА ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Провести проверочный расчет фланцевого соединения (см. рисунок).
Схема к примеру расчета фланцевого соединения широкополочного двутавра 160Б1,
подверженного
воздействию изгиба и растяжения
Данные, необходимые для расчета:
профиль присоединяемого элемента - 160Б1 по ГОСТ 26020-83 из стали марки 09Г2С,
площадь сечения профиля
=131 см , площадь сечения пояса
=35,4 см , момент
сопротивления профиля =2610 см ;
изгибающий момент и продольное усилие, действующие на соединение, соответственно
=686 кН·м (70 тс·м) и =490,5 кH (50 тс);
материал фланца - сталь марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 с расчетным
сопротивлением изгибу по пределу текучести
=368 МПа (3750 кгс/см ), толщина фланца
принята равной =25 мм;
болты высокопрочные М24, расчетное усилие растяжения болта
расчетное усилие предварительного натяжения болтов
295
=239 кН (24,4 тс);
=266 кН (27,1 тс),

296.

катеты сварных швов по поясам профиля
=12 мм, по стенке
=8 мм.
Максимальное и минимальное значения нормальных напряжений в присоединяемом профиле от
действия изгиба и продольных усилий определяем по формуле (10) [см. раздел 5]:
;
.
Усилие в растянутом поясе присоединяемого элемента определяем по формуле (11):
,
где
- площадь сечения участка стенки в зоне болтов растянутого пояса (см. рис.4 и
рисунок в настоящем приложении);
;
=10 мм - толщина стенки профиля;
=70 мм - ширина фланца, приходящаяся на один болт, расположенный вдоль стенки
профиля;
=15,5 мм - толщина пояса профиля.
мм,
=80·10=800 мм, тогда
=(3540+800)·300=1302 кН (132,5 тс).
Усилие в растянутой части стенки определяем по формуле (12):
,
где
,
;
мм,
тогда
кН (30,5 тс).
Прочность ФС считаем обеспеченной, если при
296
и
выполняется условие

297.

(13):
;
.
При принятом конструктивном решении ФС (наличие ребра жесткости растянутого пояса и
симметричное расположение болтов относительно пояса
, см. рисунок)
расчетное усилие растяжения, воспринимаемое болтом и фланцем, относящимися к растянутому поясу,
определяем по формуле (16):
,
то же, к растянутой части стенки,
- по формуле (19):
.
Определение
Поскольку
мм, то
,
,
,
мм - расстояние от оси болтов ряда
до пояса профиля.
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к наружной зоне
пояса, определяем из условия:
.
Значение
определяем по формуле (5):
, где
находим по формуле (6):
,a
- по формуле (7):
,
здесь
=24 мм - номинальный диаметр резьбы болта,
=70 мм - ширина фланца, приходящаяся на один болт наружной зоны растянутого пояса
297

298.

профиля;
=33 мм - расстояние от оси болтов ряда
профиля (
до края сварного шва растянутого пояса
мм).
Тогда:
,
и
кН (15,7 тс).
Значение
определяем по формуле (8):
,
для чего находим значения
и
:
Н·см;
.
Значение
определяем по табл.4 (
=1,48).
Тогда:
кН (20,1 тс).
Поскольку
, принимаем
кН (15,7 тс) и
.
Определение
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к растянутой
части стенки профиля, определяем из условия:
298

299.

.
Значения
и
определяем по формулам (5) и (8). Расчет всех параметров, необходимых
для определения
и
, выполняем так же, как и при определении
, с той лишь разницей, что
для болтов и фланца, относящихся к стенке профиля, параметр
=37 мм (
мм). Тогда:
;
,
кН (14,7 тс).
Определим усилие на болт из условия прочности фланца на изгиб:
Н·см;
;
значение
определяем по табл.4 (
=1,42);
кН (18,2 тс).
Поскольку
, то принимаем
кН (14,7 тс).
Находим значение
:
кН (31,8 тс).
Определив значения
кН (132,5 тс)
кН (30,5 тс)
и
, проверяем условие (13):
кН (138,4 тс);
кН (31,8 тс).
Условие (13) выполнено. Проверка прочности сварных швов выполнена в соответствии с п.5.10
настоящих рекомендаций. Прочность сварных швов обеспечена.
299

300.

Таким образом, прочность фланцевого соединения обеспечена.
Приложение 8
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ ТОЛСТОЛИСТОВОГО
ПРОКАТА ДЛЯ ФЛАНЦЕВ
1. Общие положения
1.1. Настоящие указания распространяются на толстолистовой прокат строительных
сталей толщиной от 12 до 50 мм включительно, предназначенный для изготовления фланцев
соединений растянутых и изгибаемых элементов, и устанавливают методику испытаний на
статическое растяжение с целью определения следующих характеристик механических
свойств металлопроката в направлении толщины при температуре
°С: предела текучести
(физического или условного); временного сопротивления разрыву; относительного удлинения после
разрыва; относительного сужения после разрыва.
1.2. Определяемые в соответствии с настоящими методическими указаниями механические
свойства могут быть использованы для контроля качества проката для металлоконструкций; анализа
причин разрушения конструкций; сопоставления материалов при обосновании их выбора для
конструкций; расчета прочности несущих элементов с учетом их работы по толщине листов; сравнения
сталей в зависимости от химического состава, способа выплавки и раскисления, сварки, вида
термообработки, толщины и т.д.
1.3. При испытании на статическое растяжение принимаются следующие обозначения и
определения:
рабочая длина *, мм - часть образца с постоянной площадью поперечного сечения между его
головками или участками для захвата;
_______________
* Буквенные обозначения приняты по ГОСТ 1497-73**.
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 1497-84. Здесь и далее. - Примечание
изготовителя базы данных.
начальная расчетная длина образца
которой определяется удлинение;
, мм - участок рабочей длины образца до разрыва, на
конечная расчетная длина образца после его разрыва
, мм;
начальный диаметр paбочей части цилиндрического образца до разрыва
минимальный диаметр цилиндрического образца после его разрыва
, мм;
, мм;
начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца до разрыва
площадь поперечного сечения образца после его разрыва
300
, мм ;
, мм ;

301.

осевая растягивающая нагрузка
испытания;
,
- нагрузка, действующая на образец в данный момент
предел текучести (физический)
, МПа - наименьшее напряжение, при котором образец
деформируется без заметного увеличения нагрузки;
предел текучести условный
, МПа - напряжение, при котором остаточное удлинение
достигает 0,2% длины участка образца, удлинение которого принимается в расчет при определении
указанной характеристики;
временное сопротивление
, МПа - напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке
, предшествующей разрушению образца;
(
относительное удлинение после разрыва - отношение приращения расчетной длины образца
) после разрыва к ее первоначальной длине ;
относительное сужение после разрыва
площади поперечного сечения после разрыва
.
, % - отношение разности начальной площади и
к начальной площади поперечного сечения образца
2. Форма, размеры образцов и их изготовление
2.1. Для испытания на растяжение в направлении толщины проката применяют укороченные
цилиндрические образцы (см. рисунок, а) диаметром 5 мм, начальной расчетной длиной
мм по п.2.1 ГОСТ 1497-73. При этом металл, испытываемый в направлении толщины,
условно рассматривается как хрупкий. Рабочая длина образца в соответствии с п.2.3 ГОСТ 1497-73
составляет
мм.
Образцы для испытаний на растяжение в направлении толщины проката
2.2. Образец вырезают из испытываемого листа так, чтобы ось образца была перпендикулярна к
поверхности листа.
2.3. На торцах образцов, выполненных из металлопроката толщиной 30 мм, сохраняется прокатная
корка. При толщине испытываемого проката более 30 мм такая корка сохраняется на одном торце
образца.
2.4. Для испытания металлопроката толщиной 12-29 мм применяются сварные образцы. С этой
целью к листовой заготовке испытываемого металла приваривают в тавр две пластины из стали той же
301

302.

прочности, чтобы получить крестовое соединение со сплошным проваром. Цилиндрические образцы
вырезают из сварного соединения так, чтобы испытываемый металл попадал в рабочую часть образца.
При этом продольная ось образца должна совпадать с направлением толщины испытываемого листа.
Этапы изготовления сварных образцов указаны на рисунке, б.
2.5. Для испытания металлопроката толщиной 24-29 мм допускается применять несварные
образцы с укороченной рабочей длиной по сравнению с указанной в п.2.1 и на рисунке, а. При этом
высота головок образцов не изменяется.
2.6. Образцы рекомендуется обрабатывать на металлорежущих станках. Глубина резания при
последнем проходе не должна превышать 0,3 мм. Чистота обработки поверхности образцов и точность
изготовления должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497-73.
2.7. При определении относительного удлинения нужно обходиться без нанесения кернов на
рабочей части образца; за начальную расчетную длину следует принимать общую длину образца вместе
с головками.
2.8. Начальную и конечную длину образца измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1
мм, и полученные значения округляют в большую сторону. Диаметр рабочей части образца до
испытания измеряют микрометром в трех местах (посередине и с двух краев) с точностью до
0,01 мм; в каждом сечении диаметр измеряют дважды (второе измерение производят при
повороте образца на 90°), и за начальный диаметр принимают среднее значение из двух
измерений; причем фиксируют все три значения начальных диаметров (в середине и с двух
краев рабочей части образца). После испытания определяют, вблизи какого измеренного
сечения произошел разрыв образца, и в дальнейшем при определении относительного
сужения после разрыва
диаметр этого сечения принимают за начальный диаметр. Диаметр
образцов после испытания следует измерять штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.
2.9. Для испытания изготавливают по три образца от каждого листа, пробы отбирают из средней
трети листа (по ширине).
3. Испытание образцов
3.1. Для определения механических свойств в направлении толщины проката при статическом
растяжении используют универсальные испытательные машины с механическим, гидравлическим или
электрогидравлическим приводом с усилием не выше 100 кН (10 тс) при условии соответствия их
требованиям ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 7855-74.
3.2. При проведении испытаний должны соблюдаться следующие основные условия:
надежное центрирование образца в захватах испытательной машины;
плавность нагружения;
скорость перемещения подвижного захвата при испытании до предела текучести - не более 0,1, за
пределом текучести - не более 0,4 длины расчетной части образца, выраженная в мм/мин.
3.3. Рекомендуется оснащать машины регистрирующей аппаратурой для записи диаграмм "усилиеперемещение" в масштабе не менее 25:1.
3.4. Испытания на растяжение образцов для определения механических свойств в направлении
толщины проката и подсчет результатов испытаний проводят в полном соответствии с § 3 и 4 ГОСТ
302

303.

1497-73.
3.5. При разрушении сварных образцов вне основного металла испытываемого листа из-за
возможных дефектов соединения (поры непроваров, шлаковые включения, трещины и др.) результаты
их испытания не принимают во внимание и испытание повторяют на новых образцах.
3.6. Результаты испытаний каждого образца в виде значений
вносят в
журнал испытаний и фиксируют в протоколе, прикладываемом к сертификату на металлоконструкции.
Величины
и
нормируются и служат критериями при выборе и назначении толстолистового
проката для изготовления фланцев. Значения других характеристик
используются для накопления данных.
и
факультативны и
В журнал испытаний вносят также данные из сертификата металлургического завода-изготовителя
металлоизделий: марку стали, номер партии, номер плавки, номер листа, химический состав и
механические свойства при обычных испытаниях.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ
"РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РАСЧЕТУ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ, ИЗГОТОВЛЕНИЮ И МОНТАЖУ
ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ"
Содержание пункта 2.2 раздела ’’Материалы’’ заменяется на следующее.
2.2. Для фланцев элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их
совместному действию, следует принять листовую сталь по ГОСТ 19903-74* с гарантированными
механическими свойствами в направлении толщины проката по ТУ 14-1-4431-88 классов 3-5 марок
09Г2С-15 и 14Г2АФ-15 (по ГОСТ 19282-73) или по ТУ 14-105-465-89 марки 14Г2АФ-15. Допускается
применение листовой стали электрошлакового переплава марки 16Г2АФШ по ТУ 14-1-1779-76 и 10
ГНБШ по ТУ 14-1-4603-89.
______________
Механические характеристики листовой стали марки 10ГНБШ толщиной 10-40 мм:
временное сопротивление
=52-70 кгс/мм , предел текучести
=40 кгс/мм , относительное
удлинение
%, относительное сужение в направлении толщины %, ударная вязкость
при температуре - 60 °С KCV не менее 8,0 кгс/см .
Содержание пункта 2.3 раздела ’’Материалы’’ заменяется на следующее.
2.3. Фланцы могут быть выполнены из листовой низколегированной стали марок С345, С375 по
ГОСТ 27772-88, при этом сталь должна удовлетворять следующим требованиям:
- категория качества стали (только для С345 и С375) - 3 или 4 в зависимости от требований к
материалу конструкции по СНиП II-23-81*;
- относительное сужение стали в направлении толщины проката
для одного из трех образцов
%.
%, минимальное
Проверку механических свойств стали в направлении толщины проката осуществляет завод
строительных стальных конструкций по методике, изложенной в приложении 8.
Содержание пункта 2.5 раздела "Материалы" заменяется на следующее.
303

304.

2.5. Качество стали для фланцев по характеристикам сплошности в зонах шириной 80 мм
симметрично вдоль оси симметрии каждого из элементов профиля, присоединяемого к фланцу, должно
удовлетворять требованиям в таблице 1.
Контроль качества стали методами ультразвуковой дефектоскопии осуществляет завод
строительных конструкций. На рисунке в качестве примера показаны зоны контроля стали фланцев для
соединений элементов открытого и замкнутого профилей.
Таблица 1
Зона
дефектоскопии
Характеристика сплошности
Допустимая
частота
несплошностей
Площадь несплошности,
см
Контролируема
я зона фланцев
Минимальная
учитываемая
Максимальна
я
учитываемая
0,5
1,0
10 м
Максимальная
допустимая
протяженность
несплошности
Минимальное
допустимое
расстояние
несплошностями*
4 см
10 см
_________________
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Оценку качества стали фланцев марки 10ГНБШ по характеристикам сплошности можно
осуществлять по дефектограммам, прилагаемым заводом-поставщиком стали к каждому листу. При
удовлетворении требований, указанных в таблице 1, ультразвуковую дефектоскопию завод
строительных конструкций не выполняет.
304