Применение косых демпфирующих компенсаторов с упругими демпферами, виброустойчивых для сейсмоопасных районов

1.

Редакция газеты «Земля РОССИИ» №106
СПб ГАСУ https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
Почат БАНК: 2200 7706 1665 8870 Счет получателя:
40817810000493256933 [email protected]
[email protected] [email protected]
190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4
[email protected] ФГБОУ СПб
ГАСУ
№ RA.RU.21 СТ39 от 27.05.2015
тел ( 911) 175-84-65, (996) 798-26-54 - стр 362
Свидетельство регистрации Северо –Западном региональном управлении государственного Комитет РФ по печати
(г.СПб) номер П 0931 от 16.05.94. Газета перерегистрирована 19.06.1998, в связи со сменой учредителей , добавлен.
иностран языков. ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН: 2014000780, ОГРН : 1022000000824 . № ЗР -10 25.10.21
Применение косых демпфирующих компенсаторов с упругими
демпферами, виброустойчивых для сейсмоопасных районов, на
фланцевых фрикционно-подвижных болтовых соединениях, с длинными
овальными отверстиями, которые расположены вдоль оси, по линии
нагрузки, с контролируемым натяжением, для обеспечения многокаскадного
демпфирования , при температурных и динамических нагрузках, выполненных по
изобретениям проф. дтн (ПГУПС Уздина А. М. № а202102117 "Фланцевое соединение
растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами" , №№ 1143895,
1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая», 2010136746 «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» , согласно изобретениям проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165075 «Опора
сейсмостойкая», 2010136746 «Способ защиты зданий сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойсчивых и лего
сбрасываемых соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения
взрывной и сейсмической энергии»,887747 «Стыковое соединение растянутых зон», 2382151, 2208098 , 2629514 и опыт
применения программного комплекса SCAD Office для фрикционно- подвижных соединениях - нелинейным методом
расчета, методом оптимизации и идентификации статических задач теории устойчивости трубопровода
Ключевые слова : косой компенсатор, фрикционно-демпфирующаяся сейсмоизоляция, демпфирующая
сейсмоизоляция; фрикционно –демпфирующие сейсмоопоры: демпфирование; сейсмоиспытания:
динамический расчет , фрикци-демпфер, фрикци –болт , реализация , расчета , прогрессирующее,
лавинообразное, обрушение, вычислительны, комплекс SCAD Office, обеспечение сейсмостойкости,
магистральные, технологические, трубопроводов, полиэтилен
1

2.

Организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства "Защита и
безопасность городов» - «Сейсмофонд» ИНН – 2014000780 при ПГУПС
Организация Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства Защита и
безопасность городов- «Сейсмофонд» ИНН – 2014000780 при ПГУПС
организация "Сейсмофонд", ИНН 2014000780 ф (812) 694-78-10, [email protected] СПб ГАСУ
Аттестат аккредитации испытательной лаборатории ОО "Сейсмофонд", выдан
СРО «НИПИ ЦЕНСТРОЙПРОЕКТ» № 0223.01-2010-2010000211-П-29 от 27.03.2012
npnardo.ru/news_36.htm и СРО «ИНЖГЕОТЕХ» № 060-2010-2014000780-И-12, выдано
28.04.2010 г. [email protected] (996) 798-26-54, (911)175-84-65, (921) 962-67-78
Общественная организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства «Защита и безопасность
городов» - ОО «Сейсмофонд» при ПГУПС ОГРН: 1022000000824 , ИНН: 2014000780
УДК 625.748.32 Организация «Сейсмофонд» при ПГУПС 1022000000824 4 ИНН 2014000780
Испытательного центра ПГУПС , аккредитован Федеральной службой по аккредитации, ОО "Сейсмофонд"
2
ОГРН:

3.

Инж –мех ЛПИ им Калинина Е.И.Коваленко, зам президента организации «Сейсмофонд»
ОГРН : 1022000000824 ИНН
2014000780 (921) 962-67-78 , (996) 798-26-54, [email protected] [email protected]
( ШИФР 1.010.1-2с.94, выпуск 0-1, утвержден Главпроектом Мистрой России, письмо от 21.09.94 ; 9-3-1/130 за подписью Д.А.Сергеева, исп.
Барсуков 930-54-87 согласно письма Минстроя № 9-3-1/199 от 26.12.94 и письма № 9-2-1/130 от 21.09.94
)
Мажиев Х. Н. Президент организации «Сейсмофонд» ОГРН : 1022000000824 ИНН 2014000780 Научные консультанты СПб ГАСУ, ПГУПС ,
преподаватели: И.У.Аубакирова, Ю.М.Тихонов, В.Г.Темнов Научные консультанты от СПб ГАСУ, ПГУПС : ученый секретарь
кафедры ТСМиМ СПб ГАСУ , заместитель руководителя ИЦ «СПб ГАСУ» И. У. Аубакирова
ИНН 2014000780 , Е.И.Андрева, ,
Ю.М.Тихонов
На фотографии изобретатель СССР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию демпфирующих компенсаторов на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет
трения, при термически растягивающих нагрузках в трубопроводах , с
зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии ударной нагрузки ,
согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» для обеспечения
надежности технологических трубопроводов , преимущественно при
растягивающих и динамических нагрузках и улучшения демпфирующих свойств
технологических трубопроводов , согласно изобретениям проф ПГУПС дтн проф
Уздина А М №№ 1168755, 1174616, 1143895 и внедренные в США
Автор отечественной фрикционо- кинематической,
демпфирующей сейсмоизоляции и системы поглощения и
рассеивания сейсмической и взрывной энергии проф дтн ПГУПC
Уздин А М, на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия
усилий -за счет трения, при термических растягивающих нагрузках в трубопроводах
3

4.

Shinkiсhi Suzuki -Президент фирмы Kawakin Япония, внедрил в Японии
фрикционо- кинематические, демпфирующие системы, на фрикционноподвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при
термически растягивающих нагрузках в трубопроводах и конструктивные
решения по применении виброгасящей сейсмоизоляции, для сейсмозащиты
железнодорожных мостов в Японии, с системой поглощения и
рассеивания сейсмической энергии проф дтн ПГУПC Уздин А М в
Японии, США , Тайване и Европе
Авторы США, американской фрикционо- кинематических
внедрившие в США изобретения проф дтн А.М.Уздина №№1143895,
1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая», 2010136746
«Способ защиты зданий и сооружений при взрыве…» ,
демпфирующей и шарнирной сейсмоизоляци и системы поглощения
сейсмической энергии DAMPERS CAPACITIES AND
DIMENSIONS ученые США и Японии Peter Spoer, CEO Dr. Imad
Mualla, CTO https://www.damptech.com GET IN TOUCH WITH
US!
4

5.

Руководитель и основатель Квакетека расположенного в Монреале, Канаде Джоаквим
Фразао https://www.quaketek.com/products-services/
Friction damper for impact absorption https://www.youtube.com/watch?v=kLaDjudU0zg
Ingeniería Sísmica Básica explicada con marco didáctico QuakeTek
https://www.youtube.com/watch?v=aSZa-SaRBY&feature=youtu.be&fbclid=IwAR38bf6R_q1Pu2TVrudkGJvyPTh4dr4xpd1jFtB4CJK2HgfwmKYOsYtiV2Q
В Российской Федерации перспективные по добыче природного газа и нефти
районы отличаются высокой сейсмической активностью. В статье изучено
воздействие cейсмических волн на напряженно-деформированное состояние
технологических и магистральных трубопроводов, рассмотрены
достоинства и недостатки надземной и подземной прокладки
магистральных трубопроводов в районах, подверженных сейсмическому
воздействию, а также разработана классификация применения конструкций
и технологий, позволяющих повысить сейсмоустойчивость магистральных
трубопроводов. Проведенный анализ показал, что засыпка трубопровода
несвязным, измельченным грунтом, применение скользящих опор и
компенсирующих устройств имеют преимущества по сравнению с
остальными методами сейсмозащиты магистральных трубопроводов.
Российской Федерации неуклонно осваиваются новые месторождения нефти
и газа. Для дальнейшего развития нефтегазовой промышленности
необходимо освоение новых районов добычи природ- объектов нефтяной и
газовой промышленности в Средней Азии, Сибири, на Кавказе, Дальнем
Востоке и Крайнем Севере, которые отличались бы высокой сейсмической
активностью
Однако в расчетах , не всегда используется численное
моделирование на сдвиг трубопровода в программном
комплексе SCAD Office, со скошенными торцами, согласно
изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов
5

6.

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 на подземных технологических трубопроводах.
Варианты прокладки технологических трубопроводов с применением
демпфирующих виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических компенсаторов, на
фрикционно-подвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
Продольные Р-волны вызывают горизонтальные подвижки грунта,
увлекающие за собой технологический трубопровод, где возникают
растягивающие или сжимающие напряжения.
Поперечные S-волны приводят к появлению нагрузки, действие которой
перпендикулярно продольной оси подземного трубопровода в вертикальной
плоскости. Из-за разрушения связей между частицами грунта и смещения
одних частиц относительно других грунт приобретает способность
неограниченно деформироваться под данной нагрузкой. Одна часть массива
грунта перемещается относительно другой, при этом грунт движется по
нормали к оси трубопровода или под определенным углом к ней. Такое силовое
воздействие является наиболее опасным, так как оно приводит к изгибу
тонкостенной оболочки с образованием вмятин и гофр в ее сжатых
областях.
Поверхностные L-волны приводят к появлению оползней и обвалов, что
достаточно хорошо изучено и имеет стандартные способы инженерной
защиты при сооружении технологических трубопроводов.
Магистральные технологические трубопроводы имеют вид протяженных
гибких конструкций, включающих в себя прямо- и криволинейные участки, и
могут в допустимых пределах перемещаться без нарушения целостности
конструкции.
6

7.

Сейсмические волны гармонируют колебания грунта а также
тонкостенной оболочки трубопроводов (поскольку трубопроводы защемлены
в грунте), вызывая в трубопроводе внутренние инерционные силы. Под
действием этих сил оболочка технологического трубопровода, не
обладающая достаточной сейсмостойкостью, может либо разрушиться,
либо потерять устойчивость первоначальной формы равновесия.
На этапе проектирования трубопроводов важнейшим антисейсмическим
мероприятием является правильный выбор трассы с учетом данных
сейсмического районирования: не следует пересекать линии тектонических
разломов и выбирать участки, сложенные сейсмически неустойчивыми
грунтами. Если избежать таких участков не удается, необходимо
предусмотреть конструктивные антисейсмические мероприятия,
обеспечивающие перемещения трубопровода при сейсмических воздействиях
с использованием демпфирующих виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических
компенсаторов, на фрикционно-подвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
При сооружении трубопроводов в сейсмически активных районах
используются различные конструктивные решения по их прокладке ,например
использование демпфирующих виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических
компенсаторов, на фрикционно-подвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
Широко применяется надземный способ прокладки технологических
трубопроводов на свободно- подвижных опорах, особенно при пересечении
трассой трубопровода активных тектонических разломов.
Наиболее часто прокладку технологического трубопровода осуществляют
зигзагообразно либо с Z-образными компенсационными участками
На протяженных технологических трубопроводах для компенсации
сейсмических нагрузок, возникающих вследствие взаимных смещений опор,
находящихся в различных фазах движения сейсмической волны вдоль
технологического трубопровода, также применяется установка
компенсаторов различных типов.
Одними из наиболее перспективных являются применение демпфирующих
виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических компенсаторов, на фрикционноподвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов , обладающие
7

8.

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.
Данный вид компенсаторов практически не увеличивает степень защемления
трубопровода в грунте.
Применение демпфирующих виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических
компенсаторов, на фрикционно-подвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
представляют собой косой сдвиг , по овальным длинным отверстиям , и
является элементом технологического трубопровода, которые при
необходимости могут иметь ограничители, препятствующие чрезмерному
удлинению или повороту компенсатора.
При проектировании надземных трубопроводов для сейсмоопасных районов
необходимо обеспечить условия для гашения колебаний, за счет демпфирующих
виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических компенсаторов, на фрикционноподвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
Конструкции опор надземных трубопроводов должны позволять
трубопроводам свободно перемещаться по опорам как в продольном, так и в
поперечном направлении, с использованием демпфирующих виброгасящих упруго
фрикционных косых антисейсмических компенсаторов, на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях для технологических трубопроводов
8

9.

Ригели опор, на которые опирается технологический трубопровод, должны
иметь упоры, препятствующие его перемещению свыше определенного
значения и сбросу трубы с опор.
Для активного гашения энергии сейсмических колебаний в продольном
направлении применяется прокладка трубопровода с компенсационными в
виде демпфирующих, виброгасящих упруго фрикционных косых антисейсмических компенсаторов,
на фрикционно-подвижных болтовых соединениях для технологических трубопроводов
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА демпфирующих опор для технологического трубопровода в ПК SCAD для косого узла антисейсмических
фрикционно- демпфирующих соединение технологического 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
предназначен
для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64
с вертикальными фасонками для рамных узлов металлических конструкций ,трубопроводов , который
9

10.

10

11.

11

12.

12

13.

13

14.

14

15.

15

16.

16

17.

17

18.

18

19.

Фрикци демпфирующие косые компенсаторы на фрикциионо подвижных
соединениях типа Сальникова для магистральных трубопроводов
изобретены в РСФСР а внедрены в Канаде и США
Фрикци –демпфирующие компенсаторы для магистральных трубопроводов
с использованием фрикционно - демпфирующих косых, типа Сальникова и
реализация расчета в среде вычислительного комплекса SCAD Office для
сейсмоопасных районов
Фрикйи демпфирующий компенсатор Сальникова для трубопроводов
изобретен в РСФСР внедрен в Канаде
УДК 699.841: 624.042.7
Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат №
RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015), ОО "Сейсмофонд" ОГРН: 1022000000824
Испытания на соответствие требованиям (тех. регламента , ГОСТ, тех. условия)1. ГОСТ 56728-2015 Ветровой район – VII, 2. ГОСТ Р ИСО 4355-2016 Снеговой
район – VIII, 3. ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546.2-98, ГОСТ 30546.3-98 (сейсмостойкость - 9 баллов)
Х.Н.Мажиев, О.А.Малафеев, дтн проф ПГУПС А.М.Уздин, ученый секретарь кафедры
ТСМиМ СПб ГАСУ Ирина Утарбаевна Аубакарова, инж- мех Зам президента
организации «Сейсмофонд» Е.И.Андреева
Санкт-Петербургский государственный Архитектурно -Строительный Университет , 190005, СПб, 2-я
Красноармейская ул. д 4 , организация «Сейсмофонд» ОГРН:1022000000824, ИНН 2014000780
Секция : Кибернетика и моделирование
Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН 1022000000824
19

20.

Основные месторождения природного газа в нашей стране находятся в
районах Крайнего севера за тысячи километров от основных потребителей.
Это является причиной наличия в нашей стране уникальной
газотранспортной системы, аналогов которой нет в мире. Высокая
протяженность линейных сооружений и, как следствие, пересечение
различных климатических зон вызывают необходимость учета
специфических видов нагрузок и воздействий на сооружения.
При проектировании трубопроводных систем важное место в оценке
напряженно-деформированного состояния конструкций занимают
использование фрикционно –демпфирующих компенсторов Сальникова по
изобретению № 165075 «Опора сейсмостойкая» № 2010136746 и учет
значительных температурных перепадов.
Грунтовый массив выступает в роли как основания в случае надземной
прокладки, балочных переходов, так и вмещающей среды для трубопроводов
подземной прокладки.
Температурное воздействие вызывает: температурные напряжения в
стенках трубопровода, защемление трубопровода на границе мерзлых и
талых пород, силы морозного пучения грунтов.
В местах выхода трубопровода на дневную поверхность происходит
изменение характера воздействия на газопровод. В частности, имеет место
значительный температурный перепад при переходе от мерзлого массива
пород с температурами, равными минус 2-4°С, к воздушной среде,
минимальная температура которой достигает в зимний период в районах
Крайнего севера минус 56°С, а в летний период - плюс 39°С
20

21.

21

22.

22

23.

23

24.

24

25.

902-09-46.88_A-2 = Камеры и колодцы дождевой канализации.djvu
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб
для систем водоснабжения и канализации-djvu
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и..._Документация.djvu
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб
для систем водоснабжения и канализации.djvu
902-09-46.88_A-2 = Камеры и колодцы дождевой канализации.djvu
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и..._Документация.djvu
25

26.

26

27.

27

28.

28

29.

Рисунок 2. Показаны узлы испытания в ПК SCAD фрикционо демпфирующих
компенсатор использующих в Канаде, Японии , США и РФ
29

30.

30

31.

31

32.

Воздействие данных факторов на надземную прокладку газопровода
приводит не выводит из строя демпфирующие опора маятниковая СПб
ГАСУ и как следствие, можно произвести увеличение пролетов, что не
может привести к возникновению ветрового резонанса (рис. 2).
Прилагаются маятниковые опоры для магистрального трубопровода : Крестовидные , трубчатые,
квадратные с упругопластическим шарниром , энергопоглотители, используемые организацией
«Сейсмофонд» при СПб ГАСУ для численного моделирования в ПК SCAD lkz системs энергопоглощеyия при
взрывных воздействиях или землетрясениях , представлены в таблице Б.1.
Т а б л и ц а Б.1 — Фрикционно –демпфирующие энергопоглотители для энергопоглощения «нагрузкаперемещение», используемые для энергопоглощения взрывной и сдвиговых энергопоглотителей энергии
или поглотителей энергии для демпфирующей сейсмоизоляции
Типы фрикционнодемпфирующих
энергопоглощающих
крестовидных,
трубчатых,
Схемы энергопоглощающих
сдвиговых фрикционнодемпфирующих энергопоглотителей в
32
Идеализированная
зависимость
фрикционнодемпфирующей
«нагрузки для
перемещения» (F-D)

33.

Энергопоглотитель квадратный трубчатый
Энергопоглощающие
демпфирующие
Квадратный
телескопический
энергопоглотите
ль ( опора
сейсмостойкая)
F
F
D
D
F
с высокой
способностью к
поглощению
пиковых
ускорений
F
D
F
D
F
F
F
Трубчатая
протяжная
опора на
фрикционо –
подвижных
соединениях
ФПС
D
D
D
F
D
F
F
F
D
D
D
F
D
F
F
Крестовидная
повышенной
способности к
энергопоглощен
ию взрывной и
сейсмической
энергии
D
D
F
D
F F
D
F
D
D
F
D
F
F
D
F
D
D
F
D
F
F
D
D
F
D
F
F
D
F
D
D
33
D
F
F
D

34.

D
F
F
Крестовидный маятниковый за
счет фрикциболта
раскачивается
при смятии
медного
обожженного
клина забитого в
пропиленный
паз болгаркой
шпильки
F
D
D
D
F
FF
D
DD
F
FF
D
DD
F
Квадратный
пластический
шарнир –
ограничитель
перемещений ,
по линии
нагрузки
(ограничитель
перемещений
одноразовый)
FF
D
DD
F
F
F
D
D
D
F
F
Трубчатый
упруго
пластичный й
шарнир –
ограничитель
перемещений ,
по линии
нагрузки
(одноразовый)
D
D
F
F
D
D
F
F
D
D
34

35.

D
Квадратная
(гармошка)
пластический
шарнир –
ограничитель
перемещений ,
по линии
нагрузки
(одноразовый)
Односторонний ,
по линии или
направлению
нагрузки
F
D
F
D
35

36.

Для рассмотрения по использованию для магистральных трубопроводов
Эпредлагается конструкция использования фрикционо-демпфирующих
энергопоглотителей с применением конструктивно технологической системы для
сдвиговых энергопоглотителей , которой реализован принцип упруга-фрикционной
системы на маятниковых телескопических сейсмоизолирующих стальных подвижных
опорах , как одного из метода сейсмозащиты и возможность регулирования
энергопоглощения в зависимости от величины расчетного воздействия Это достигается
с помощью фрикци- болтов, с пропиленным пазом и забитым медным обожженным
клином прижимающих отдельные элементы сооружения друг к другу с определенной
силой, согласно численному расчету в ПК SCAD.
36

37.

Использование в практике проектирования мощных программных средств
конечно-элементного моделирования позволило перейти на качественно
новый уровень в формировании расчетных схем и к отражению реальных
условий работы конструкций газопроводов, в частности, появилась
возможность учитывать нелинейные свойства материалов конструкций и
грунтов основания . В данной статье рассматривается решение задач
расчета магистральных трубопроводов с использованием программного
комплекса «SCAD». Выбор программного продукта был обусловлен тем, что
он позволяет производить расчет подземных и надземных сооружений с
учетом сложных геотехнических условий.
Объектами исследования были участок надземной прокладки
магистрального газопровода и балочный переход трассы , например
Мессояха-Норильск.
Участок надземной прокладки магистрального газопровода
При построении модели была задана надземная прокладка газопровода
длиной 140 м с компенсационным участком . Расстояние между опорами
составляет 9-10 м. При конструировании
37

38.

надземной прокладки заданы различные типы свайных опор: неподвижная
четырехсваиная опора, продольно- подвижные опоры с длиной ригеля 1,45 м и
0,65 м, соответственно.
Глубина сезонного оттаивания грунтов составляет 1,8 м, а величина
заглубления свай опор трубопровода - 8 м. Заглубление свай в мерзлую толщу
на глубину 6,2 м и наличие сравнительно небольшой вертикальной нагрузки
1,6 кН/м на трубопровод позволяют рассматривать сваи как сваи-стойки
Труба газопровода моделировалась стержневыми элементами . Построение
расчетной схемы надземной прокладки магистрального газопровода
производилось в графическом препроцессоре SKAD, интегрированном в
систему автоматизированного проектирования AutoCAD. C помощью
стандартных инструментов AutoCAD был создан каркас расчетной схемы.
Далее на его основе с помощью специальных инструментов - структурных
линий, структурных площадей - была задана геометрия пространственной
системы.
38

39.

39

40.

Рисунок 4. Общий вид фрикци –демпфирующих компенсторов для
магистрального трубопровода , которые использовались в Канаде как
фрикци –демпфер для рамных узлов стального каркаса
Характеристики поперечных сечений также задавались в SCAD с
использованием нормативных документов, действующих на территории РФ.
Параллельно с установлением поперечных сечений в отдельную группу
«SCAD» были выделены элементы системы, соответствующие рабочей
трубе магистрального трубопровода.
40

41.

41

42.

42

43.

43

44.

Рисунок 5. Изобретения проф дтн ПГУПС А.М.Уздина для использования
для расчетных я схем надземной прокладки газопровода
После формирования геометрии стержневой системы и установления
характеристик поперечных сечений построенная модель была
экспортирована в SCAD. При экспорте была построена конечно- элементная
модель системы с заданными параметрами генерации сетки элементов.
В месте выхода трубопровода на дневную поверхность задавалась
скользящая заделка с фиксацией трех углов поворота вокруг координатных
осей. В точках контакта трубопровода с неподвижной опорой задавались
условия жесткого защемления. В точках контакта трубопровода с
продольно-подвижными опорами учтена возможность его проскальзывания
относительно опорного ригеля.
При задании системы «трубопровод-маятниковая опора » ( смюпатент
165076 «Опора сейсмостойкая» была учтена несоосность оси трубопровода
и опорного ригеля. В точках входа опорных свай в мерзлую толщу
устанавливалось жесткое защемление. Массив талых пород основания в
расчетную схему не включался.
Были заданы два расчетных сочетания нагрузок. Первое сочетание
соответствует максимальному воздействию на трубопровод в зимний
период времени и включает в себя: собственный вес материла трубы 053Ох9
мм, вес природного газа, вес от вспомогательных технических устройств,
ветровую, ледовую, снеговую нагрузки, температурный перепад, равный
54°С. Второе расчетное сочетание нагрузок характеризует максимальное
воздействие на газопровод в летний период времени и включает в себя:
собственный вес материла трубы 0530 *9 мм, вес природного газа, вес от
вспомогательных технических устройств, ветровую нагрузку,
температурный перепад, равный 37°С.
Для удобного формирования РСУ использовался модуль параметрического
ввода данных SCAD, позволивший задать нагрузки для ранее заданной группы
элементов «SCAD» без последовательного выделения трубы газопровода на
всем участке трассы.
Проведенные расчеты показывают, что при переходе от зимнего к
летнему периоду времени трубопровод начинает работать на растяжение,
44

45.

о чем свидетельствует смена знака у вектора перемещений. Изгибающие
моменты My и Mz практически не меняются. Результаты, приведенные в
третьей строке таблицы, подтверждают, что температурное воздействие
дает решающий вклад в продольные перемещения трубопровода и
практически не влияет на изгибающие моменты.
Незначительные значения изгибающих моментов свидетельствуют о том,
что наибольший вклад в напряженное состояние стенок трубопровода
вносит рабочее давление продукта. При выполнении расчетов на рабочее
давление в соответствии со СНиП 2.05.06-85* «Магистральные
трубопроводы» получаются напряжения, соответствующие изгибаемым
моментам 500-600 кНм.
Балочный переход магистрального газопровода через реку
Второй объект исследования представляет собой балочный переход
трассы магистрального газопровода Мессояха-Норильск через реку .
Сложные геокриологические условия площадки строительства вызваны
расположением перехода на талике и распространением сильно пучинистых
грунтов озерно-речного происхождения.
Фундаменты на винтовых сваях из труб 0325х8, установленные в
русловой части реки, сложенной талыми несмерзающимися грунтами,
работают по принципу висячих свай. Глубина сезонного протаивания грунтов
для данного талика составляет 3,2 м. С учетом опыта эксплуатации ранее
построенных газопроводов глубина погружения свай была принята равной 8
м.
Конструктивное решение фрикци -демпфера Сальникова для магистральных трубопроводов по изобретению « 165076 «Опора
предназначены для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по
шкале MSK-64
сейсмостойкая»
Для лабораторных испытаний были разработаны рабочие чертежи стадии КМ и КМД. Изготовление элементов конструкции и
контрольная сборка производилась в организации «Сейсмофонд». 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.
После производились окончательная установка и затяжка всех высокопрочных болтов
45

46.

Известно стыковое соединение элементов из гнуто-сварных профилей прямоугольного или квадратного сечения, подверженных
воздействию центрального растяжения, которое выполняют со сплошными фланцами и ребрами жесткости, расположенными, как
правило, вдоль углов профиля. Ширина ребер определяется размерами фланца и профиля, длина – не менее 1,5 высоты меньшей
стороны профиля.
Изобретение "Стыковое соединение растянутых элементов", патент № 887748.
С целью повышения надежности, снижения расхода магистрального трубопровода 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 градусов относительно продольных осей
стержневых элементов и снабженных смежными упорами. Указанная цель достигается тем, что каждый упор входит в отверстие смежного
фланца и взаимодействует с ним.
Сущность изобретения заключается в том, что каждый из двух смежных упоров входит в отверстие смежного фланца и своим торцом
упирается в кромку отверстия во фланце так, что смежные упоры друг с другом не взаимодействуют, а только со смежными фланцами, при
этом, на упор приходится только половина усилия, действующего на стык в плоскости фланцев, а другая половина усилия передается
непосредственно на фланец упором смежного фланца.
На фиг.1 приведен общий вид стыка сверху ,применительно к стропильной ферме-, на фиг.2 показано горизонтальное сечение стыка по
оси соединяемых элементов, на фиг.3 показаны разомкнутый стык и расчетная схема стыка, на фиг.4 приведен вид фланца в разрезе 1-1 на
фиг.3.
Стык состоит из соединяемых элементов 1 со скошенными концами под углом α к своей оси, фланцев 2, приваренных к скошенным
концам соединяемых элементов 1, упоров 3, приваренных к фланцам 2, стяжных болтов 4, скрепляющих фланцы 2 друг с другом. Оси
стыка 5 и 6 расположены в плоскости фланцев и нормально фланцам соответственно.
пластиковых в комплекте с фитингами т.м. «aquatherm»
предназначены для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK64 на косых фланцах ФПС устраивается следующим образом.
Стык растянутых элементов трубопроводов для
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 взаимо-
46

47.

действием 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.
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 %.
47

48.

При этом применяются измерительные приборы, основанные на различных принципах регистрации контролируемых характеристик. В
качестве такого оборудования в настоящее время используют динамометрические установки типа ДКП-1, УТБ-40, GVK-14m и другие.
Для натяжения болтов на проектное усилие СТП 006-97 рекомендует использовать гидравлические динамометрические ключи типа КЛЦ,
автоматически обеспечивающие требуемый крутящий момент с погрешностью, не превышающей 4 %, посредством цепной передачи,
приводимой в движение гидроцилиндром.
Однако в настоящее время при строительстве транспортных инженерных сооружений для натяжения высокопрочных болтов, как правило,
применяют ручные динамометрические ключи рычажного типа КТР Курганского завода ММК с индикатором часового типа ИЧ 10. Их
использование приводит к значительным трудозатратам и физическим перегрузкам рабочих в связи с необходимостью приложения силы
от 500 до 800 Н к рукоятке ключа при создании проектной величины крутящего момента в процессе сборки фрикционных соединений на
болтах диаметром 16-27 мм.
Кроме того, процесс установки высокопрочных болтов ключами КТР значительно удлиняется из-за необходимости постоянно каждые 4 ч
беспрерывной работы и не менее двух раз за смену контролировать исправность ключей их тарировкой способом подвески контрольного
груза.
Тарирование ключей КЛЦ проводится реже: непосредственно перед их первым применением, после натяжения 1000 и 2000 болтов и
затем каждый раз после натяжения 5000 болтов либо в случае замены таких составных элементов ключа, как гидроцилиндр или цепной
барабан.
При использовании гидравлических ключей упрощается контроль величины крутящего момента, который осуществляется по манометрам,
а специальный механизм в конструкции ключа предотвращает чрезмерное натяжение болта.
Стоит отметить, что затяжка болтов должна происходить плавно, без рывков. Это практически невозможно обеспечить, используя ручные
динамометрические ключи с длинной рукояткой, осложняющей затяжку болтов при сборке металлоконструкций в стеснённых условиях.
Гидравлические ключи типа КЛЦ обеспечивают плавную затяжку высокопрочных болтов в ограниченном пространстве благодаря
меньшим размерам и противомоментным упорам.
В настоящее время 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.
48

49.

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.
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,
49

50.

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
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.
50

51.

Рис.Фрикци –демпфер -компенсатор с фрикци-болтом и насадками для соединения гофрированных труб из
полиэтилена.
51

52.

52

53.

53

54.

Надежность соединений для трубопроводов с фрикци- компенсаторами Сальникова по изобретению № 165076 «Опора сейсмостойкая»
предназначены для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK64, и работающих на растяжение (фрикционно -подвижные соединения (ФПС ) с контролируемым натяжением с длинными овальными
отверстиями) обеспечена выполнением соединений согласно СП 4.13130.2009 п.6.2.6., ТКТ 45-5.04-274-2012(02250), Минск, 2013, 10.3.2 ,
10.8 Стальные конструкции, Технический кодекс, СП 16.13330.2011 (СНиП II -23-81*), Стальные конструкции, Москва, 2011, п. 14.3, 14.4, 15,
15.2 и согласно изобретения (демпфирующая опора с фланцевыми, фрикционно–подвижными соединениями) № TW201400676
Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device (МПК):E04B1/98; F16F15/10 (Тайвань) и согласно технических решений
описанных в изобретениях №№ 1143895,1174616,1168755, 2357146, 2371627, 2247278, 2403488, 2076985, SU United States Patent 4,094,111
*45+ June 13, 1978 STRUCTURAL STEEL BUILDING FRAME HAVING RESILIENT CONNECTORS (МПК) E04B 1/98), изобретение «Опора
сейсмостойкая" № 165076 от 10.10.2016
Поз.
Обозначение
Кол по ТУ
1
Болт с контролируемым натяжением ТУ
По изобретению № 1143895, 1168755, 1174616, 165076
2
Шайба гровер согласно ТУ
По изобретению № 1143895, 1168755, 1174616, 165076
3
Шайба
С.12
медная
обожженная - плоская
По изобретению № 1143895, 1168755, 1174616, 165076
4
Шайба свинцовая плоская С.12
Толщиной 2 мм
5
Медная труба ( гильза, втулка) С.14-16
Толщиной 2 мм
6
Медный обожженный энергопоглощающий клин, забитый в
пропиленный паз латунной или стальной шпильки (болта),
для обеспечения многокаскадного демпфирования при
импульсных растягивающих нагрузках
Согласно изобретения ( заявка 2016119967/20(031416) от
23.05.2016 "Опора сейсмоизолирующая маятни-ковая"
6.Изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая», используемые при испытаниях фланцевых фрикционно-подвижных
соединений для трубопроводов по ГОСТ 15150, ГОСТ 5264-80-У1- 8, СП 73.13330 (п.п.4.5, 4.6, 4.7); СНиП 3.05.05 (раздел 5).
Трубопроводы закреплены на осно-вании с помощью фрикци-анкерных, протяжных соединений (ФПС) с контролируемым
натяжением, выполненных в виде болтовых соединений (латунная шпилька с пропиленным пазом, с забитым в паз шпильки
медным обожженным энерго-поглощающим клином, свинцовые шайбы), расположенных в длинных овальных отверстиях.
Испытания производились нелинейным методом расчета в ПК SCAD согласно СП 16.13330. 2011 (СНиП II-23-81*), п.14,3 -15.2.4, ТКТ
45-5.04-274-2012(02250), п.10.3.2-10.10.3, ГОСТ Р 58868-2007, ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ 30546.3-98, СП 14.13330-2014, п.4.7, согласно
инструкции «Элементы теории трения, расчет и технология применения фрикционно-подвижных соединений», НИИ мостов,
ПГУПС (д.т.н. Уздин А.М. и др.).
При задании системы «труба в трубе» была учтена несоосность оси
трубопроводов и установлены специальные упругие связи, имеющиеся в
комплексе SCAD , для учета совместного деформирования внешней и
внутренней труб.
54

55.

Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии фрикци –компенсатора типа Сальникова :
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.
55

56.

56

57.

57

58.

Рисунок . Фрикци –демпфкар компенсатора типа Сальникова и фрикци –болт
с пропиленным пазом в шпильке и забитым медным обожженным клином для
упругоплатических деформаций во время особого воздействия или
землетрясения
Были заданы два расчетных сочетания нагрузок. Первое сочетание
соответствует максимальному воздействию на трубопровод в зимний
58

59.

период времени без учета сил морозного пучения и включает в себя:
собственный вес материла труб, вес природного газа, вес от
вспомогательных технических устройств, ветровую, ледовую, снеговую
нагрузки, температурный перепад.
Второе расчетное сочетание нагрузки включает все вышеперечисленные
позиции, а также учитывает действие сил морозного пучения на систему
«газопровод-свайные опоры-основание». Расчет сил морозного пучения
производился в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88 «Основания и
фундаменты на вечномерзлых грунтах».
Результаты численного моделирования представлены в таблице , где
приведены максимальные значения перемещений, изгибающих моментов и
перерезывающих сил для наружной трубы , являющейся главным несущим
элементом всей системы.
Учет сил морозного пучения при задании расчетной схемы приводит к
увеличению значения главного вектора перемещений на 10%, изгибающих
моментов на 40%, перерезывающие силы увеличиваются до 80 %.
Прилагается пример математического моделирования работы демпфирующей сесмоизоляции для
трубопроводов в ПК SCAD Например РАСЧЕТНАЯ СХЕМА УЗЛА с горизонтальными фасонками трубопроводов для
БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫХ ЗДАНИЙ на сейсмоизолирующих энергопоглощающих опорах СПб ГАСУ
Геометрические характеристики схемы испытания трубопроводов в ПК SCAD
Нагрузки приложенные на схему
59

60.

Результата расчета
Эпюры усилий
Вывод : Фасонки - накладки прошли проверку прочности по первой и второй группе предельных состояний.
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА УЗЛА, с вертикальными фасонками для трубопроводов
60

61.

Геометрические характеристики схемы
Нагрузки приложенные на схему
Результата расчета
Эпюры усилий
61

62.

Геометрические характеристики схемы
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА для магистрального трубопровода
Нагрузки приложенные на схему
62

63.

Результата расчета
Эпюры усилий
«N»
«Му»
«Qz»
63

64.

«Qy»
Деформации
64

65.

Коэффициент использования профилей
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,04
0,04
-0,03
-0,02
0,02
-0,02
-0,02
0,02
-0,01
-0,06
0,03
0,05 0
0
-5,06
5,0
1
65
1
11
0
11
0 0 0
00
0
00
-14,09
0,02
-0,02
00
-0,01 0 0
00
-0,01
-0,04
0,04
-1,0
1
1
1

66.

-14,09
0
1
1
11
5,0
-5,06
11
00
0,05 0 0
00
0,03
0 0 0
0,02
-0,02
0
-0,04
0,04
00
-0,01 0 0
00
-0,01
1
1
1
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
F 16 L 23/02 F 16 L 51/00
Андреев Борис Александрович
Реферат
Техническое решение относится к области строительства магистральных трубопроводов и
предназначено для защиты шаровых кранов и трубопровода от возможных вибрационных ,
сейсмических и взрывных воздействий Конструкция фрикци -болт выполненный из латунной
шпильки с забитым медным обожженным клином позволяет обеспечить надежный и быстрый
погашение сейсмической нагрузки при землетрясении, вибрационных воздействий от
железнодорожного и автомобильного 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 энергопоглощающим
клином вставляются свинцовые шайбы с двух сторон, а латунная шпилька вставляется ФФПС с
медным обожженным клином или втулкой ( на чертеже не показана) 1-9 ил.
Описание изобретения Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
Аналоги : 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.
66

67.

Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
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 соединения (ФФПС), при импульсных
растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфировании, которые 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 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.
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 и латунного фрикци -болтов , гаек , свинцовой шайб, медных втулок -гильз
Фланцы выполнены с помощью латунной шпильки с пропиленным пазом куж забивается медный обожженный клин и
снабжен энергопоглощением .
67

68.

Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен фрикционных соединениях с контрольным
натяжением стопорный (тормозной) фрикци –болт с забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином;
на фиг.2 изображена латунная шпилька фрикци-болта с пропиленным пазом
на фиг.3 изображен фрагмент о медного обожженного клина забитого в латунную круглую или квадратную латунную шпильку
на фиг. 4 изображен фрагмент установки медного обожженного клина в подвижный компенсатор ( на чертеже компенсатор на показан )
Цифрой 5 обозначен пропитанный антикоррозийными составами трос в пять обмотанный витков вокруг трубы . что бы исключить
вытекание нефти или газа из магистрального трубопровода при многокаскадном демпфировании)
фиг. 6 изображен сам узел фрикционно -подвижного соединения на фрикци -болту на фрикционно-подвижных протяжных соединениях
фиг.7 изображен шаровой кран соединенный на фрикционно -подвижных соединениях , фрикци-болту с магистральным трубопроводом на
фланцевых соединениях
фиг. 8 изображен Сальникова компенсатор на соединениях с фрикци -болтом фрикционно-подвижных соединений
фиг 9 изображен компенсатор Сальникова на антисейсмических фрикционо-подвижных соединениях с фрикци- болтом
Антисейсмический виброизоляторы выполнены в виде латунного фрикци -болта с пропиленным пазом , куда забивается
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 ( 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 соединении , 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 многокаскадном демпфировании
68

69.

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 фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
Антисейсмическое ФЛАНЦЕВОЕ фрикционно -подвижное 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 забитым с одинаковым усилием медным обожженным клином расположенными во
фланцевом фрикционно-подвижном соединении (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, а между медным обожженным энергопоголощающим
клином, установлены тонкие свинцовые или обожженные медные шайбы, а в латунную шпильку устанавливается тонкая
медная обожженная гильза или втулка .
Фиг 1
Фиг 2
Фиг 3
69

70.

Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6
Фиг 7
Фиг 8
70

71.

Фиг 9
C заявками на изобретение фрикционно- демпфирующих сдвиговых энернопоглотителей по изобретению
№165076 «Опора сейсмостойкая» для обеспечения устойчивости сооружений , особых условий ( ударной
волны) и землетрясений , за счет использования сдвиговых упругопластических крестовидных, кольцевых,
упругоплатичных квадратных шарниров и струнных энергопоглотителей, от особых воздействий,
(интеллектуальная собственность передается с альбомом специальные технические условия (СТУ)
передаются заказчику бесплатно
Описание изобретения на полезную модель Сейсмостойкая фрикционно 18
стр https://yadi.sk/i/JZ0YxoW0_V6FCQ
71

72.

Заявка на изобретение полезную модель Энергопоглощающие дорожное барьерное ограждение 23 стр
https://yadi.sk/d/dWKraP12fvXAlA
Описание изобретения на полезную модель Взрывостойкая лестница 10
стр https://yadi.sk/i/EDoOs4AFUWKYEg
Заявка на изобретение полезная модель Опора сейсмоизолирующая гармошка 20
стр https://yadi.sk/i/JOuUB_oy2sPfog
Заявка на полезную модель Опора сейсмоизолирующая маятниковая 32 стр
Виброизолирующая опора Е04Н 9 02
стр https://yadi.sk/i/dZRdudxwOald2w
РЕФЕРАТ
https://yadi.sk/i/Ba6U0Txx-flcsg
изобретения полезная 17
Обеспечение взрывостойкости существующих железнодорожных мостов на основе 15
стр https://yadi.sk/i/en6RGTLgfhrg_A
Доклад в СПб ГАСУ усиление опор Крымского моста https://yadi.sk/i/RpW2sh5lMdx35A
Скачать научную статью Сейсмофонд при СПб ГАСУ( опубликованную в США, Японии и др странах ),
можно по ссылке : Использование лего сбрасываемых конструкций для повышения сейсмостойкости
сооружений http://scienceph.ru/f/science_and_world_no_3_43_march_vol_i.pdf
Изобретения с демпфирующей сейсмоизоляций «Сейсмофонд» широк используются американской
фирмой RUBBER BEARING FRIKTION DAMPER (RBFD) в Японии, Новой Зеландии, США, Китае, Тайване и
др странах https://www.damptech.com/-rubber-bearing-friction-damper-rbfd https://www.damptech.com/for-buildingscover
http://downloads.hindawi.com/journals/sv/2018/5630746.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg
Теория сейсмостойкости находится в кризисе, а жизнь миллионов граждан проживающих в ЖБ гробах не
относится к государственной безопасности http://www.myshared.ru/slide/971578/
https://yadi.sk/i/JfXt8hs_aXcKRQ https://yadi.sk/i/p5IgwFurPlgp1w
Оценка возможности инициирования сейсмического геофизического и техногенного оружия с применением
существующих технических средств и технологий https://yadi.sk/i/3VmQxa78RhhBBA
ГОСТ 6249-52 «Шкала для определения силы землетрясения в пределах от 6 до 9 баллов»
http://scaleofintensityofearthquakes.narod.ru
http://scaleofintensityofearthquakes2.narod.ru
http://scaleofintensityofearthquakes3.narod.ru http://peasantsinformagency1.narod.ru
http://s-a-m-a-r-a-citi.narod.ru http://sergeyshoygu.narod.ru/pdf1.pdf
Обеспечение взрывостойкости существующих железнодорожных мостов на основе 15
стр https://yadi.sk/i/en6RGTLgfhrg_A
72

73.

Патенты изобретения взрывозащите противовзрывная https://yadi.sk/i/-PwJxeHVvI_eoQ
Научный доклад на 67 конференции СПб ГАСУ 4 стр https://yadi.sk/i/sMuk8V-J0Ui_lw
Научная статья в журнале СПб ГАСУ
https://yadi.sk/i/Vf_86hLPmeYIsw
Доклад на конференции изобретателей Попов ЛПИ Политех 5 стр https://yadi.sk/i/c1D-6wvsIeJWnA
Антисейсмическое фланцевое фрикционн 4 стр https://yadi.sk/i/pXaZGW6GNm4YrA
Обеспечение взрывостойкости существующих лестничных маршей 8 стр https://yadi.sk/i/ZJNyX-y0gsfEyQ
Доклад сообщение научное Испытание математических моделей ФПС 60 стр + выводы
https://yadi.sk/d/6lNXCB4lw-HgpA
Научная статья доклад сообщения конференции с 5 по 7 февраля 2014 19
стрhttps://yadi.sk/i/CnFN36oKLYPpzQ
Научное сообщение доклад на 67 конференции проходившей в начале 3 5 февраля 2010 г в СПб ГАСУ
стр 208 стр 211 2 страницы https://yadi.sk/i/MaKtKmd5GP9ecw
Доклад сообщение Маживеа Уздина Испытание математических моделей на сейсмостойкость 137
стр
https://yadi.sk/d/MDvdSPojHUpe3w
ЛИСИ Научные статьи изобретателя СПбГАСУ научной конференции 9 стр https://yadi.sk/i/uLbA_SwO5GHO2w
Материалы научных публикаций, изобретений, альбомы, чертежи : "Опора сейсмостойкая», патент № 165076,
БИ № 28 , от 10.10.2016, заявка на изобре-тение № 2016119967/20- 031416 от 23.05.2016, Опора
сейсмоизолирующая маятниковая", научные публикации: журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30
«Отвести опасность», журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование сейсмоизолирующего
пояса для существующих зданий», журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция
малоэтажных жилых зданий», журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 24-25
«Сейсмоизоляция малоэтажных зданий», Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости»находятся на кафедре металлических и деревянных конструкций СПб ГАСУ : 190005, Санкт-Петербург, 2-я
Красноармейская ул., д. 4, (д.т.н. проф ЧЕРНЫХ А. Г. строительный факультет
[email protected] [email protected] [email protected]
тел (999) 535-47-29,
(996) 798-26-54, (953) 151-39-15
73

74.

74

75.

75

76.

Реализация расчета в ПК SCAD для магистральных трубопроводов
для работы в сейсмоопасных районах с
сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64
предназначенных для сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск можно использовать в местах
подключения трубопроводов к сооружениям и использовать косой стык на фланцевых подвижных соединениях ( ФПС ) с растянутым
поясом трубопроводов (болтовые соединения должны быть расположены в овальных отверстиях), которые испытывались в ПК SCAD.
Известно стыковое соединение элементов из гнутосварных профилей прямоугольного или квадратного сечения, подверженных
воздействию центрального растяжения, которое выполняют со сплошными фланцами и ребрами жесткости, расположенными, как
правило, вдоль углов профиля. Ширина ребер определяется размерами фланца и профиля, длина – не менее 1,5 высоты меньшей
стороны профиля
Косой стык для трубопроводов на фрикционно –подвижных соединениях (ФПС), предназначен для сейсмоопасных районов с
сейсмичностью до 9 баллов (в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для установки трубопроводы, необходимо использование
сейсмостойких телескопических опор, а для соединения трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих
на сдвиг с использованием фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки
медным обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,РТМ 24.038.12-72, ОСТ
37.001.050- 73,альбома 1-487-1997.00.00 и изобрет. №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW201400676 Restraintantiwindandanti-seismic-friction-damping-device и согласно изобретения «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02, патент № 165076 RU, Бюл.28,
от 10.10.2016, в местах подключения трубопроводов к зданиям должны быть уложены в виде "змейки" или "зиг-зага " или на косом
стыке с овальными протяжными отверстиями)
С целью повышения надежности и снижения расхода стали и упрощения стыка, было разработано новое техническое решение монтажных
стыков растянутых элементов на косых фланцах, расположенных под углом 30 градусов относительно продольных осей стержневых
элементов и снабженных смежными упорами. Указанная цель достигается тем, что каждый упор входит в отверстие смежного фланца и
взаимодействует с ним.
Сущность изобретения заключается в том, что каждый из двух смежных упоров входит в отверстие смежного фланца и своим торцом
упирается в кромку отверстия во фланце так, что смежные упоры друг с другом не взаимодействуют, а только со смежными фланцами, при
этом, на упор приходится только половина усилия, действующего на стык в плоскости фланцев, а другая половина усилия передается
непосредственно на фланец упором смежного фланца.
На фиг.1 приведен общий вид стыка сверху ,применительно к стропильной ферме-, на фиг.2 показано горизонтальное сечение стыка по
оси соединяемых элементов, на фиг.3 показаны разомкнутый стык и расчетная схема стыка, на фиг.4 приведен вид фланца в разрезе 1-1 на
фиг.3.
76

77.

Стык состоит из соединяемых элементов 1 со скошенными концами под углом α к своей оси, фланцев 2, приваренных к скошенным
концам соединяемых элементов 1, упоров 3, приваренных к фланцам 2, стяжных болтов 4, скрепляющих фланцы 2 друг с другом. Оси
стыка 5 и 6 расположены в плоскости фланцев и нормально фланцам соответственно.
Стык растянутых элементов на косых фланцах устраивается следующим образом.
Отправочные марки конструкции ,стропильной фермы- изготавливаются известными приемами, характерными для решетчатых
конструкций. Фланец 2 в сборе с упором 3 изготавливается отдельно из стального листа на сварке. Из центральной части фланца
вырезается участок для образования отверстия, в котором размещается упор смежного фланца.
Вырезанный из фланца фрагмент является заготовкой для упора, на который расходуется дополнительный материал. Благодаря этому
экономится до 25% стали на стык. Контактные поверхности упора и кромки отверстия во фланце выравниваются стружкой, фрезерованием
или другими способами. Фланец изготавливается с использованием шаблонов и кондукторов. Возможно изготовление фланца способом
стального литья, что более предпочтительно. Фланцы крепятся к скошенным концам соединяемых элементов с помощью кондукторов.
Стык работает следующим образом. Усилие N, возникшее в соединяемых элементах 1 под воздействием внешних нагрузок на
конструкцию, раскладывается в стыке на две составляющих, направленных по осям 5 и 6 стыка ,фиг.2-, то есть в плоскости фланцев Nb
и нормально фланцам Nh ,фиг.3-, острый угол между фланцем и осью стыкуемых элементов;
Nb=Ncosα=Ncos30=0.866N
Nh=Nsinα=Nsin30=0.5N
Усилие Nb, действующая в плоскости фланцев 2, наполовину воспринимается упором 3, а другая половина – непосредственно фланцем,
которая передается на него упором смежного фланца ,фиг.4-.
Такое распределение усилия Nb между упором и фланцем обусловлено тем, что смежные упоры не взаимодействуют друг с другом, а
взаимодействуют только со смежными фланцами. Снижение усилия, действующего на упор, вдвое обеспечивает технический и
экономический эффект за счет уменьшения длины торца упора, контактирующего с кромкой отверстия во фланце, и объема сварных швов
крепления упора к фланцу. С уменьшением длины торца упора уменьшается эксцентриситет приложения усилия на упор, а равно и
крутящий момент в элементах стыка, вызванный этим эксцентриситетом. Все это способствует повышению надежности стыка.
Усилие Nh , действующее нормально фланцам, воспринимается частью силами трения на контактных торцах упоров 3 и фланцев 2, а
остальная часть – стяжными болтами 4. Расчетное усилие, воспринимаемое болтами Nb=Nh−Nμ, где Nμ=μNc, μ
– коэффициент трения на контактных поверхностях упоров, равный для необработанных поверхностей 0.25;
Уменьшение болтовых усилий более, чем в два раза, во столько же снижает моменты, изгибающие фланцы, а это позволяет принять для
них более тонкие листы, сокращая тем самым расход конструкционного материала. Кроме того, на материалоемкость предлагаемого
соединения позитивно влияют возможные уменьшения диаметров стяжных болтов 4, снижение их количества или комбинация первого
или второго.
77

78.

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.
предназначены для работы в
сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64 и были изготовлены фрагменты
Конструктивное решение болтового соединения растянутых поясов трубопроводов
узлов в лаборатории организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ.
Для изготовления опытного образца покрытия были разработаны рабочие чертежи стадии КМ и КМД. Изготовление элементов
конструкции и контрольная сборка производилась в ремонтно-механических мастерских производственной базы. Инструкция по
креплению фланцев к поясу ферм предусматривала такую последовательность производства работ.
5.
6.
7.
8.
Cобрать фланцы, обеспечив плотное примыкание фланцев и упоров друг с другом. Стянуть проектными болтами;
Установить полуфермы в одной плоскости ,в плане и по высоте-. Плотно прижать полуфермы к фланцам;
Приварить фланцы к полуфермам;
Выполнить именную маркировку полуферм, разъединить полуфермы
После производились окончательная установка и затяжка всех высокопрочных болтов. На рисунках приведены фотоизображения
проектной модели фланцевого фрикционно-подвижного соединения для магистральных трубопроводов с узлами на косых фланцах и
узлов стыка после окончательной сборки, перед покраской и подготовкой к монтажу.
В данном случае, когда запроектированная конструкция применяется впервые, очевидна необходимость проведения экспериментальных
исследований как конструкции в составе покрытия в целом, так и отдельных элементов узловых сопряжений. При этом проверяется также
верность методик расчета, необходимость совершенствования которых диктуется потребностью в надежных результатах при
проектировании.
В процессе работы над ФПС был проведен обзор теоретических и экспериментальных исследований в области существующих узловых
трубопроводов , замечено, что первый стык растянутых поясов трубопроводовна косом фланце был изобретен в 1979 году, молодыми
учеными Уральского электромеханического института инженеров железнодорожного транспорта, Х. М. Ягофаровым и В. Я. Котовым.
Продолжая исследования в 1986 году, инж. А. Будаевым под руководством к.т.н. Х. М. Ягофарова, с целью подтверждения
работоспособности стыка, а также обоснования основных расчетных предпосылок, были изготовлены три стыка с номинальным углом
наклона фланцев к осям элементов 45, 30 и 20 градусов. Каждый стык представлен двумя одинаковыми половинами, в которых
стыкуемый элемент выполнен из уголка 60х6. Испытания проводились на машине ГСМ – 50 нарастающей статической нагрузкой до
разрыва болтов и разрушения фланцев. Эксперимент подтвердил работоспособность стыка, а так же основные расчетные предпосылки.
Кроме того, результаты позволили назначить в первом приближении величины расчетных коэффициентов.
В 2010 году, в Уральском государственном университете путей сообщения были изданы методические указания для студентов
«Проектирование и изготовление стыков на косых фланцах». А так же, необходимый и достаточный запас несущей способности болтовых
стыков растянутых стержневых элементов с косыми фланцами подтвержден итогами пробной контрольной серии исследований опытных
образцов, проведенных в лаборатории Пятигорского государственного технологического университета канд. техн. наук, доц. Марутяном
А.С в 2011 году. Разрывные усилия опытных образцов, превысили уровень расчетных нагрузок в 1.7…2.5 раза, а экспериментальные и
расчетные деформации имели достаточно приемлемую сходимость. Даны рекомендации о внедрении в практику строительства. Работы
по исследованию стыка растянутых поясов ферм на косом фланце ведутся и сегодня, изготовлены опытные образцы и трубы 120х5,
заглушенной с одной стороны приваренной пластиной толщиной 30мм с 45мм стержнем для захвата в разрывной машине, с другой –
фланцем с упором толщиной 25мм. Материал конструкций – малоуглеродистая сталь, электроды типа Э50А. Болты М24 класса 10.9. Идет
78

79.

подготовка эксперимента, целью которого являются анализ напряженно-деформированного состояния узла стыка и уточнения
инженерной методики решения.
Таким образом, обобщая результаты исследования работы стыка растянутых элементов на косых фланцах для трубопроводов ( ГОСТ Р
55989-2014) выявлены положительные результаты сдвига по овальным отверстиям с поглощением сейсмической энергии без
разрушения трубопровода, поэтому предлагаемый стык растянутых элементов на косых фланцах надежен, экономичен и прост в
осуществлении и может быть использован для трубопроводов.
Библиографический список
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
vii.
Х. Ягофаров, В.Я. Котов, 1979. Описание изобретения к авторскому свидетельству 887748
Х. Ягофаров, А. Будаев Стык растянутых элементов на косых фланцах. Промышленное строительство и инженерные сооружения,
1986, №2
К. Кузнецова, М. Радунцев «Проектирование и изготовление стыков на косых фланцах» Методические указания для студентов
всех форм обучения специальности «Промышленное и гражданское строительство» и слушателей Института дополнительного
профессионального образования, УрГУПС, 2010
А.С. Марутян «Стыковые болтовые соединения стержневых элементов с косыми фланцами и их расчет» Пятигорский
государственный технологический университет, 2011
А.З. Клячин Металлические решетчатые пространственные конструкции регулярной структуры
Н.Г. Горелов Пространственные блоки покрытия со стержнями из тонкостенных гнутых стержней
с трубопроводами ( ГОСТ Р 55989-2014)
При лабораторных испытаниях фрагментов и узлов фданцевых –фрикционно подвижных соединений (ФПС) для трубопроводов ( ГОСТ Р
55989-2014) использовалось изобретение «ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАМКНУТОГО ПРОФИЛЯ»
(19)
RU
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(11)
2 413 820
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
C1
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(51) МПК
E04B 1/58 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:не действует (последнее изменение статуса: 27.10.2014)
(21)(22) Заявка: 2009139553/03, 26.10.2009
(72) Автор(ы):
Марутян Александр
79

80.

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.10.2009
Суренович (RU),
Першин Иван
Митрофанович (RU),
Павленко Юрий Ильич
(RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 26.10.2009
(73) Патентообладатель(и):
Марутян Александр
Суренович (RU)
(45) Опубликовано: 10.03.2011 Бюл. № 7
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КУЗНЕЦОВ В.В. Металлические конструкции. В 3 т. Стальные конструкции зданий и сооружений (Справочник проектировщика). - М.: АСВ, 1998, т.2. с.157,
рис.7.6. б). SU 68853 A1, 31.07.1947. SU 1534152 A1, 07.01.1990.
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.
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
80

81.

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 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.
Масса, кг
Наименование Размеры, мм Кол-во, шт.
Примеч.
1 шт. всех стыка
Фланец
300×300×30
2
21,2 42,4 47,1
Известное решение
81

82.

Ребро
140×110×8
8
0,5* 4,0
Сварные швы (1,5%)
0,7
Фланец
300×250×18
2
10,6 21,2
Столик
27×150×8
2
2,6
Сварные швы (1,5%)
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 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.
82

83.

При испытаниях фрагментов узлов крепления трубопроводов предназначены для работы в сейсмоопасных
районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64, с трубопроводами использовалось
изобретение «Стыковое соединение растянутых элементов»
83

84.

84

85.

85

86.

86

87.

87

88.

Заключение. Выводы и рекомендации по сейсмоизоляции трубопроводов с фрикцы –демпфирующими
компенсаторами типа Сальникова по изобретению № 165076 «Опора сейсмостойкая» , которые
предназначены для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK64 с трубопроводами ( ГОСТ Р 55989-2014) после проведения лабораторных испытаний фрагментов фрикционнодемпфирующих соединений для трубопроводов и испытания математических моделей в ПК SCAD.
пластиковые в комплекте с фитингами т.м. «aquatherm» предназначены для работы в
сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64,
Трубопроводы
, серийный выпуск могут быть использованы в районах с сейсмичностью более 9 баллов (в районах с сейсмичностью более 9 баллов для
прокладки трубопроводов , необходимо использование сейсмостойких опор на фрик-ционно- подвижных соединениях согласно
изобретениям №№ 1143895, 1174616,1168755 и согласно изобретения патент № 165076 «Опора сейсмостойкая», Бюл.28, от 10.10.2016, а
для соединения трубопроводов -фланцевых фрикционно- демпфирующие соединений, работающих на сдвиг, с использованием фрикци болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки медным обожженным клином, согласно
рекомендациям ЦНИИП им. Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80, РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001. -050- 73,альбома 1-4871997.00.00 и изобрет. №№ 4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandanti-seismic-friction-damping-device Мкл E04H 9/02, в местах
подключения трубопроводов к зданиям трубопроводы, должны быть уложены в виде "змейки" или "зиг-зага "согласно ГОСТ 15150, ГОСТ
5264-80-У1- 8, СП 73.13330 (п.п.4.5, 4.6, 4.7); СНиП 3.05.05 (раздел 5)).
Рекомендации
предназначены для
работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64, (предназначены для
Применение болтов с контролируемым натяжением и срезом торцевого элемента для трубопроводов
сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64 значительно 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.
88

89.

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 соединений. Замена
сварных монтажных соединений с устройством демпфирующей сейсмоизоляции трубопроводов 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.
Изобретение проф А.М.Уздина ФПС: 1143895, 1168755, 1174616.
При разработке альбома и технических решений АФФПС использовалось изобретение "Опора сейсмостойкая", Мкл. Е04H 9/02,
патент 165076 (авторы : Андреев Б.А., Коваленко А.И).
предназначены з для работы в
сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64 -это прогрессивное техническое
Опора сейсмостойкая на фрикци -болтовых соединениях для сейсмоизоляции трубопроводов
решение для энергопоглощения пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого можно поглощать взрывную, ветровую, сейсмическую,
вибрационную энергию землетрясений и взрывную от ударной воздушной волны.
В основе антивибрационого фрикци-болта, поглотителя энергии лежит принцип, который называется "рассеивание", "поглощение"
сейсмической, взрывной, вибрационной энергии. Энергопоглощение происходит за счет использования фланцевых фрикционно подвижных соединений (АФФПС)- мини –компенсатора с фрикци-болтом и с демпфирующими узлами крепления (АФФПС).
Структурные элементы опоры с фрикци-болтом с разными шероховатостями и узлами соединения каркаса представляют фланцевую,
фрикционную систему, обладающую значительными фрикционными характеристиками с многокаскадным рассеиванием сейсмической,
взрывной, вибрационной энергии.
Совместное скольжение включает зажимные средства на основе фрикци-болта (аналог американ-ского Hollo Bolt ), заставляющие
указанные поверхности, проскальзывать при применении силы, стремящейся вызвать такую силу, чтобы движение большой величины
поглотило ЭПУ, согласно ГОСТ Р 53 166-2008 "Воздействие природных внешних воздействий" по МСК -64.
Более подробно смотри изобретения проф. д.т.н. А.М.Уздина (ПГУПС): №№ 1143895, 1174616, 1168755,
предназначены для работы в
сейсмоопасных районах с сейсмичностью более 9 баллов по шкале MSK-64, использовалось изобретение «
При лабораторных испытаниях узлов и фрагментов для сейсмоизоляции трубопроводов
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»
89

90.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU(11)
2010136746(13)
A
(51) МПК
E04C2/00 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
(21), (22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013
Адрес для переписки:
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО "Теплант"
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Гусев Михаил Владимирович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ
СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ
И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения
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.
90

91.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или
зубчатой шайбой, которая распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению
сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду
колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и
гибких диафрагмах «сэндвич»-панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и
сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и поглощения сейсмической энергии может
определить величину горизонтального и вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при
землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»-панель и создавая расчетное перемещение по
вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо при монтаже здания и
сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются, проверяются и затем испытываются на
программном комплексе ВК SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006,
FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном при объектном строительном полигоне прямо на строительной
площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем допустимые расчетные перемещения строительных
конструкций (стеновых «сэндвич»-панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные при
аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике разработанной испытательным центром ОО
«Сейсмофонд» - «Защита и безопасность городов»
ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ165 076
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
165 076
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
U1
СЛУЖБА
(51) МПК
ПО
E04H
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
9/02 (2006.01)
СОБСТВЕННОСТИ
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
прекратил действие, но может быть восстановлен
Статус:
(последнее изменение статуса: 07.06.2017)
(21)(22) Заявка: 2016102130/03,
22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока
действия патента:
22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
91

92.

Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл.
№ 28
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2-я
Красноармейская ул дом 4 СПб
ГАСУ
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
(57) Реферат:
165 076
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических
воздействий за счет использования фрикцион но податливых соединений. Опора
состоит из корпуса в котором выполнено вертикальное отверстие охватывающее
цилиндрическую поверхность щтока. В корпусе, перпендикулярно вертикальной оси,
выполнены отверстия в которых установлен запирающий калиброванный болт. Вдоль
оси корпуса выполнены два паза шириной <Z> и длиной <I> которая превышает
длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза, выполненного в штоке. Ширина
паза в штоке соответствует диаметру калиброванного болта. Для сборки опоры шток
сопрягают с отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с поперечными
отверстиями корпуса и соединяют болтом, после чего одевают гайку и затягивают до
заданного усилия. Увеличение усилия затяжки приводит к уменьшению
зазора<Z>корпуса, увеличению сил трения в сопряжении корпус-шток и к
увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии. 4 ил.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений,
объектов и оборудования от сейсмических воздействий за счет использования
фрикционно податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты
объектов от динамических воздействий. Известно, например Болтовое соединение
плоских деталей встык по Патенту RU 1174616, F15B 5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах,
накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые пропущены
болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых
горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не
преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание
листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей
шероховатостью. Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края
овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как все болты
соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает работать
упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза
92

93.

болтов. Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по
направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство
для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий по
Патенту TW 201400676 (A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction
damping device, E04B 1/98, F16F 15/10.
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект,
нескольких сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах
выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и
наружными поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности
сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют
сегменты и пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы
проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют
конструкцию в заданном положении. Таким образом получаем конструкцию опоры,
которая выдерживает ветровые нагрузки но, при возникновении сейсмических
нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего
начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и
сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся
поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение
количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие
корпуса - цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая
выполнена из двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с
возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием
запорного элемента. В корпусе выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с
цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия (перпендикулярные к
центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в
корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые
обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении. В
теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует
диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному
перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении 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
93

94.

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
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.
94

95.

95

96.

96

97.

Таким образом, можно отметить следующие итоги работы.
1. Произведено моделирование и расчет совместной системы
«Магистральный трубопровод-маятниковые опоры по изобретению №
165076 «Опора сейсмостойкая» при -талом песчано-глинистое основание»
балочного перехода с учетом нелинейных свойств грунтов основания.
2. Существенно упрощен процесс создания расчетных схем участка
надземной прокладки и балочного перехода магистрального трубопровода
благодаря интеграции популярной САПР AutoCAD и ПК SCAD.
3. Рассчитан балочный переход магистрального газопровода,
смонтированный с применением технологии «труба в трубе», которая
моделировалась специальными упругими связями из библиотеки специальных
элементов ПК SCAD.
Результаты, полученные в ходе конечно-элементного анализа, позволили
на этапе расчетно- теоретических исследований дать оценку основных
принятых конструктивных решений с точки зрения соответствия
требованиям нормативных документов.
97

98.

98

99.

99

100.

100

101.

101

102.

102

103.

103

104.

Прилагается литература для обеспечения надежности фрикционно -
демпфирующих энергопоглотителей с пластическим шарниром для
магистральных трубопроводов , по изобретению № 165076 «Опора
сейсмостойкая», № 2010136746, проф дтн ПГУПС Уздина А М № 1174616,
1168755, 1143839 , исключающие прогрессирующее обрушение при
импульсных растягивающих и динамических нагрузках
1. "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" № 2010136746 E 04 C 2/09 Дата
опубликования 20.01.2013
2. Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая" 10.10.2016 Б.л 28
3. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная" 27.08.2015 бюл №
28
4.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
5. Изобретение № 1011847 "Башня" 30.08.1982
6. Изобретение № 1038457 "Сферический резервуар" 30.08.1982
7. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на
пористых заполнителях" 15.05.1988 8. Изобретение № 998300 "Захватное устройство
для колонн" 23.02.1983
9.
Захватное устройство сэндвич-панелей № 24717800 опуб 05 05.2011
10. Стена и способ ее возведения № 1728414 опул 19.06.1989
11. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора
сейсмоизолирующая «гармошка». Используется Японии.
12. Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 «Антисейсмическое
фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 .
13. Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора
сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
14. Журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30 «Отвести опасность»
15. Журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование
сейсмоизолирующего пояса для существующих зданий»
16. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция малоэтажных
жилых зданий»,
104

105.

17. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 24-25
«Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
18. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости».
19. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра»
20. Газета «Грозненский рабочий» № 5 февраль 1996 «Честь мундира или
сэкономленные миллиарды»,
21. «Голос Чеченской Республики» 1 февраль 1996 «Башни и баллы» .
21. Республика ЧР № 7 август 1995 «Удар невиданной звезды или через четыре года».
21. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения
фундаментов без заглубления – дом на грунте. Строительство на пучинистых и
просадочных грунтах»
22. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной
организации инженеров «Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и безопасность городов» в
области реформы ЖКХ.
23. Журнал «Жизнь и безопасность « № 3/96 стр. 290-294 «Землетрясение по графику»
Ждут ли через четыре года планету
«Земля глобальные и разрушительные
потрясения «звездотрясения» .
24. 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 1994- 2004 гг.
25. С брошюрой «Как построить сейсмостойкий дом с учетом народного опыта
сейсмостойкого строительства горцами Северного
Кавказа сторожевых башен»
с.79 г. Грозный –1996. в ГПБ им Ленина г. Москва и РНБ СПб пл. Островского, д.3
Приложение список перечень заявок на изобретения и научных публикаций в журналах СПб ГАСУ о
демпфирующих сдвиговых энернопоглотителях, для обеспечения устойчивости существующего лестничных
маршей и сооружений от особых воздействий, можно ознакомится по ссылкам:
Описание изобретения на полезную модель Сейсмостойкая фрикционно 18 стр
https://yadi.sk/i/JZ0YxoW0_V6FCQ
Заявка на изобретение полезную модель Энергопоглощающие дорожное барьерное ограждение 23 стр
https://yadi.sk/d/dWKraP12fvXAlA
Описание изобретения на полезную модель Взрывостойкая лестница 10 стр
https://yadi.sk/i/EDoOs4AFUWKYEg
Заявка на изобретение полезная модель Опора сейсмоизолирующая гармошка 20 стр
https://yadi.sk/i/JOuUB_oy2sPfog
105

106.

Заявка на полезную модель Опора сейсмоизолирующая маятниковая 32 стр
Виброизолирующая опора Е04Н 9 02
https://yadi.sk/i/dZRdudxwOald2w
РЕФЕРАТ
https://yadi.sk/i/Ba6U0Txx-flcsg
изобретения полезная 17 стр
Обеспечение взрывостойкости существующих железнодорожных мостов на основе 15 стр
https://yadi.sk/i/en6RGTLgfhrg_A
Доклад в СПб ГАСУ усиление опор Крымского моста https://yadi.sk/i/RpW2sh5lMdx35A
Скачать научную статью Сейсмофонд при СПб ГАСУ( опубликованную в США, Японии и др странах ), можно
по ссылке : Использование лего сбрасываемых конструкций для повышения сейсмостойкости сооружений
http://scienceph.ru/f/science_and_world_no_3_43_march_vol_i.pdf
Изобретения с демпфирующей сейсмоизоляций «Сейсмофонд» широк используются американской фирмой
RUBBER BEARING FRIKTION DAMPER (RBFD) в Японии, Новой Зеландии, США, Китае, Тайване и др странах
https://www.damptech.com/-rubber-bearing-friction-damper-rbfd https://www.damptech.com/for-buildings-cover
http://downloads.hindawi.com/journals/sv/2018/5630746.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg
Теория сейсмостойкости находится в кризисе, а жизнь миллионов граждан проживающих в ЖБ гробах не
относится к государственной безопасности
http://www.myshared.ru/slide/971578/
https://yadi.sk/i/JfXt8hs_aXcKRQ https://yadi.sk/i/p5IgwFurPlgp1w
Оценка возможности инициирования сейсмического геофизического и техногенного оружия с применением
существующих технических средств и технологий https://yadi.sk/i/3VmQxa78RhhBBA
ГОСТ 6249-52 «Шкала для определения силы землетрясения в пределах от 6 до 9 баллов»
http://scaleofintensityofearthquakes.narod.ru
http://scaleofintensityofearthquakes2.narod.ru
http://scaleofintensityofearthquakes3.narod.ru
http://peasantsinformagency1.narod.ru
http://s-a-m-a-r-a-citi.narod.ru http://sergeyshoygu.narod.ru/pdf1.pdf
Обеспечение взрывостойкости существующих железнодорожных мостов на основе 15 стр
https://yadi.sk/i/en6RGTLgfhrg_A
Патенты изобретения взрывозащите противовзрывная https://yadi.sk/i/-PwJxeHVvI_eoQ
Научный доклад на 67 конференции СПб ГАСУ 4 стр https://yadi.sk/i/sMuk8V-J0Ui_lw
Научная статья в журнале СПб ГАСУ
https://yadi.sk/i/Vf_86hLPmeYIsw
Доклад на конференции изобретателей Попов ЛПИ Политех 5 стр https://yadi.sk/i/c1D-6wvsIeJWnA
Антисейсмическое фланцевое фрикционн 4 стр https://yadi.sk/i/pXaZGW6GNm4YrA
Обеспечение взрывостойкости существующих лестничных маршей 8 стр https://yadi.sk/i/ZJNyX-y0gsfEyQ
Доклад сообщение научное Испытание математических моделей ФПС 60 стр + выводы
https://yadi.sk/d/6lNXCB4lw-HgpA
Научная статья доклад сообщения конференции с 5 по 7 февраля 2014 19
стрhttps://yadi.sk/i/CnFN36oKLYPpzQ
106

107.

Научное сообщение доклад на 67 конференции проходившей в начале 3 5 февраля 2010 г в СПб ГАСУ стр
208 стр 211 2 страницы https://yadi.sk/i/MaKtKmd5GP9ecw
Доклад сообщение Маживеа Уздина Испытание математических моделей на сейсмостойкость 137 стр
https://yadi.sk/d/MDvdSPojHUpe3w
ЛИСИ Научные статьи изобретателя СПбГАСУ научной конференции 9 стр
https://yadi.sk/i/uLbA_SwO5GHO2w
Материалы лабораторных испытаний фрикци –демпфирующего энергопоглощающего компенсатора для
магиатральных трубопроводов согласно лабораторным испытаниям фрагментов энергопоглощающих
компенсаторов для магистральных трубопроводов и фрикционно - демпфирующей сейсмоизоляции для
магиатрльных трубопроводов хранятся на Кафедре металлических и деревянных конструкций 190005, СанктПетербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб ГАСУ у заведующий кафедрой металлических и деревянных
конструкций , дтн проф ЧЕРНЫХ Александр Григорьевич строительный факультет [email protected]
[email protected] [email protected] [email protected]
(996) 798-26-54, (921) 962-67-78, (999) 535-47-29
Приобрести Специальные технические условия на особое воздействие (СТУ ) по обеспечению устойчивости
существующих магистральных трубопроводов на особые воздействия с использованием фрикцидемпфирующего компенстора и энергопоглотителей с пластическим шарниром по изобретению « 165076
«Опора сейсмостойкая» , за счет рассеивания энергии от особых воздействий при многокаскадном
демпфировании согласно альбома ШИФР 1.010.1-2с.94, выпуск 0-1, утвержден Главпроектом Мистрой
России, письмо от 21.09.94 ; 9-3-1/130 за подписью Д.А.Сергеева, исп. Барсуков 930-54-87 согласно письма
Минстроя № 9-3-1/199 от 26.12.94 и письма № 9-2-1/130 от 21.09.94) на взрывное воздействие ( 600 кг ) не
приводящие последствиям лавинообразному разрушению всех контракций магистрального трубопровода
согласно компьютерного моделирования в ПК SCAD , ANSYS, LS-DYNA , для существующих магистральных
трубопроводов с использованием фрикци-демпфирующего компенстаора типа Сальникова и
упругопластических шарниров ( ограничителей перемещения трубопровода), ( патент на полезную модель №
154506 «Панель противовзрывная»), за счет использования упругопластичных энергопоглотителей в виде
«гармошка» и прорезей в шахматном порядке согласно изобретения полезная модель № 165076 «Опора
сейсмостойкая» с использованием фракционности, демпфирования для поглощение взрывной энергии
согласно изобретения № 2010136746 « Способ защиты зданий и сооружение при взрыве с использованием
сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений , использующие систему демпфирования и
сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии» на основе изобретений проф. дтн ПГУПС
Уздина А М №№ 1174616, 1143895, 1168755 , согласно расчетам проф МГСУ О.В Мкртычева «Проблемы расчета
зданий на особые воздействия» локальные разрушения при взрыве заряда массой 600 кг при использовании
эрегопоглотителей с пластическим шарниром, закрепленных к опорам сейсмостойким, на фрикци –болтах с
пропиленным стальной шпильке пазе , куда забивается медный обожженный клин , или на протяжных
фрикционно –подвижных соединениях, не
приводит к посредствующему
лавинообразному обрушении магистрального трубопровода
и всей конструкции
за счет поглощения пиковых ускорений и поглощение взрывной энергии , за счет упругоплатических узлов
крепления к опорам сейсмостойкимЮ в связи с податливостью и подвижности фрикционно- подвижных
компенсаторв типа Сальникова . Стоимость альбома (проекта ) со специальных технических решений, с
использованием фрики –демпфирующих компенсаторов - энергопоглотителей , с пластических шарниров ( ограничителем
перемещений , можно обратится к Мажиеву Хасан Нажоевичу по тел (999) 535-47-29 или по электронной почте
[email protected] Стоимость альбома с типовыми протяжными фрикционно –подвижными фрикци –демпфирующих
107

108.

компенсаторов для магистральных трубопроводов на фрикционно-подвижных соединениях ФПС) и упругпастичными
подвижными уздами крепления компенсаторов .
Аванс 10 тр, после численного моделирования и испытания моделей и узлов крепления (расчета ) упругоплатических
компенсаторов типа Сальникова в ПК SCAD, еще 10 тр за окончание лабораторных испытаний фрагментов и узлов
крепления компенсаторов или усиления существующих магистральных трубопроводов Карта Сбербанка 2202 2006 4085
5233 Электронный адрес [email protected] (999) 535-47-29, ( 993) 151-39-15, (996) 798-26-54 Мажиев Хасан
Нажоевич Президент организации «Сейсмофонд» ИНН 201400078, ОГРН 1022000000824
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
УЗДИН А.М., ЕЛИСЕЕВ О.Н., , НИКИТИН А.А., ПАВЛОВ В.Е., СИМКИН А.Ю.,
КУЗНЕЦОВА И.О.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
108

109.

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
109

110.

110

111.

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.
111

112.

При использовании обычных болтов их натяжение N не превосходит 80-100 кН, а разброс
натяжения N=20-50 кН, что не позволяет прогнозировать несущую способность такого соединения по
трению. При использовании же высокопрочных болтов при том же N натяжение N= 200 - 400 кН, что
Рис.1.1. Принципиальная схема фрикционно-подвижного
соединения
а) встык , б) внахлестку
1- соединяемые листы; 2 – высокопрочные болты;
3- шайба;4 – овальные отверстия; 5 – накладки.
в принципе может позволить задание и регулирование несущей способности соединения. Именно эту
цель преследовали предложения [3,14-17].
Однако проектирование и расчет таких соединений вызвал серьезные трудности. Первые испытания
ФПС показали, что рассматриваемый класс соединений не обеспечивает в общем случае стабильной
работы конструкции. В процессе подвижки возможна заклинка соединения, оплавление контактных
поверхностей соединяемых деталей и т.п. В ряде случаев имели место обрывы головки болта.
Отмеченные
исследования
позволили
выявить
112
способы
обработки
соединяемых
листов,

113.

обеспечивающих стабильную работу ФПС. В частности, установлена недопустимость использования
для ФПС пескоструйной обработки листов пакета, рекомендованы использование обжига листов,
нанесение на них специальных мастик или напыление мягких металлов. Эти исследования показали, что
расчету и проектированию сооружений должны предшествовать детальные исследования самих
соединений. Однако, до настоящего времени в литературе нет еще систематического изложения общей
теории ФПС даже для одноболтового соединения, отсутствует теория работы многоболтовых ФПС.
Сложившаяся ситуация сдерживает внедрение прогрессивных соединений в практику строительства.
В силу изложенного можно заключить, что ФПС весьма перспективны для использования в
сейсмостойком строительстве, однако, для этого необходимо детально изложить, а в отдельных случаях
и развить теорию работы таких соединений, методику инженерного расчета самих ФПС и сооружений с
такими соединениями. Целью, предлагаемого пособия является систематическое изложение теории
работы ФПС и практических методов их расчета. В пособии приводится также и технология монтажа
ФПС.
2.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные
и долговечные машины, оборудование и приборы могут быть созданы только при
удачном решении теоретических и прикладных задач сухого и вязкого трения,
смазки и износа, т.е. задач трибологии и триботехники.
Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение (трибос –
трение, логос – наука). Трибология охватывает экспериментально-теоретические
результаты исследований физических (механических, электрических, магнитных,
тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.
Триботехника – это система знаний о практическом применении трибологии
при проектировании, изготовлении и эксплуатации трибологических систем.
С трением связан износ соприкасающихся тел – разрушение поверхностных
слоев деталей подвижных соединений, в т.ч. при резьбовых соединениях.
Качество соединения определяется внешним трением в витках резьбы и в торце
гайки и головки болта (винта) с соприкасающейся деталью или шайбой. Основная
113

114.

характеристика крепежного резьбового соединения – усилие затяжки болта
(гайки), - зависит от значения и стабильности моментов сил трения сцепления,
возникающих при завинчивании. Момент сил сопротивления затяжке содержит
две составляющих: одна обусловлена молекулярным воздействием в зоне
фактического касания тел, вторая – деформированием тончайших поверхностей
слоев контактирующими микронеровностями взаимодействующих деталей.
Расчет этих составляющих осуществляется по формулам, содержащим ряд
коэффициентов, установленных в результате экспериментальных исследований.
Сведения об этих формулах содержатся в Справочниках «Трение, изнашивание и
смазка» [22](в двух томах) и «Полимеры в узлах трения машин и приборах» [13],
изданных в 1978-1980 г.г. издательством «Машиностроение». Эти Справочники не
потеряли своей актуальности и научной обоснованности и в настоящее время.
Полезный для практического использования материал содержится также в
монографии Геккера Ф.Р. [5].
Сухое трение. Законы сухого трения
1. Основные понятия: сухое и вязкое трение; внешнее и внутреннее трение,
пограничное трение; виды сухого трения.
Трение – физическое явление, возникающее при относительном движении
соприкасающихся
газообразных,
жидких
и
твердых
тел
и
вызывающее
сопротивление движению тел или переходу из состояния покоя в движение
относительно конкретной системы отсчета.
Существует два вида трения: сухое и вязкое.
Сухое трение возникает при соприкосновении твердых тел.
Вязкое трение возникает при движении в жидкой или газообразной среде, а
также при наличии смазки в области механического контакта твердых тел.
При учете трения (сухого или вязкого) различают внешнее трение и
внутренне трение.
114

115.

Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух тел,
находящихся в соприкосновении, при этом сила сопротивления движению
зависит от взаимодействия внешних поверхностей тел и не зависит от состояния
внутренних
частей
каждого
тела.
При
внешнем
трении
переход
части
механической энергии во внутреннюю энергию тел происходит только вдоль
поверхности раздела взаимодействующих тел.
Внутреннее трение возникает при относительном перемещении частиц
одного и того же тела (твердого, жидкого или газообразного). Например,
внутреннее
трение
возникает
при
изгибе
металлической
пластины
или
проволоки, при движении жидкости в трубе (слой жидкости, соприкасающийся со
стенкой трубы, неподвижен, другие слои движутся с разными скоростями и между
ними возникает трение). При внутреннем трении часть механической энергии
переходит во внутреннюю энергию тела.
Внешнее трение в чистом виде возникает только в случае соприкосновения
твердых тел без смазочной прослойки между ними (идеальный случай). Если
толщина смазки 0,1 мм и более, механизм трения не отличается от механизма
внутреннего трения в жидкости. Если толщина смазки менее 0,1 мм, то трение
называют пограничным (или граничным). В этом случае учет трения ведется либо
с позиций сухого трения, либо с точки зрения вязкого трения (это зависит от
требуемой точности результата).
В истории развития понятий о трении первоначально было получено
представление о внешнем трении. Понятие о внутреннем трении введено в науку
в 1867 г. английским физиком, механиком и математиком Уильямом Томсоном
(лордом Кельвиным).1)
1)
*Томсон (1824-1907) в 10-летнем возрасте был принят в университет в Глазго, после обучения в котором
перешел в Кембриджский университет и закончил его в 21 год; в 22 года он стал профессором математики. В
1896 г. Томсон был избран почетным членом Петербургской академии наук, а в 1851 г. (в 27 лет) он стал членом
Лондонского королевского общества и 5 лет был его президентом+.
115

116.

Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (14521519). В 1519 г. он сформулировал закон трения: сила трения, возникающая при
контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе
прижатия
тел),
при
этом
коэффициент
пропорциональности
–
величина
постоянная и равна 0,25:
F 0 ,25 N .
Через 180 лет модель Леонарда да Винчи была переоткрыта французским
механиком и физиком Гийомом Амонтоном2), который ввел в науку понятие
коэффициента трения как французской константы и предложил формулу силы
трения скольжения:
F f N.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной
плоскости) впервые предложил формулу:
f tg
,
где f – коэффициент трения; - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения
Леонарда да Винчи – Амонтона:
F f N,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного
движения тела по наклонной плоскости:
f tg
2)
2S
,
g t 2 cos 2
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
116

117.

где t – промежуток времени движения тела по плоскости на участке длиной
S;
g – ускорение свободно падающего тела.
Окончательную формулировку законов сухого трения дал в 1781 г. Шарль
Кулон3)
Эти законы используются до сих пор, хотя и были дополнены результатами
работ ученых XIX и XX веков, которые более полно раскрыли понятия силы
трения покоя (силы сцепления) и силы трения скольжения, а также понятия о
трении качения и трении верчения.
Многие десятилетия XX века ученые пытались модернизировать законы
Кулона,
учитывая
все
новые
и
новые
результаты
физико-химических
исследований явления трения. Из этих исследований наиболее важными
являются исследования природы трения.
Кратко о природе сухого трения можно сказать следующее. Поверхность
любого
твердого
тела
обладает
микронеровностями,
шероховатостью
[шероховатость поверхности оценивается «классом шероховатости» (14 классов)
– характеристикой качества обработки поверхности: среднеарифметическим
отклонением
профиля
микронеровностей
от
средней
линии
и
высотой
неровностей].
Сопротивление сдвигу вершин микронеровностей в зоне контакта тел –
источник трения. К этому добавляются силы молекулярного сцепления между
частицами,
принадлежащими
разным
телам,
вызывающим
прилипание
поверхностей (адгезию) тел.
Работа внешней силы, приложенной к телу, преодолевающей молекулярное
сцепление и деформирующей микронеровности, определяет механическую
энергию тела, которая затрачивается частично на деформацию (или даже
3) Ш.Кулон (1736-1806) – французский инженер, физик и механик, член Французской академии наук
117

118.

разрушение)
микронеровностей,
частично
на
нагревание
трущихся
тел
(превращается в тепловую энергию), частично на звуковые эффекты – скрип,
шум, потрескивание и т.п. (превращается в акустическую энергию).
В последние годы обнаружено влияние трения на электрическое и
электромагнитное поля молекул и атомов соприкасающихся тел.
Для решения большинства задач классической механики, в которых надо
учесть сухое трение, достаточно использовать те законы сухого трения, которые
открыты Кулоном.
В современной формулировке законы сухого трения (законы Кулона) даются
в следующем виде:
В случае изотропного трения сила трения скольжения тела А по поверхности
тела В всегда направлена в сторону, противоположную скорости тела А
относительно тела В, а сила сцепления (трения покоя) направлена в сторону,
противоположную возможной скорости (рис.2.1, а и б).
Примечание. В случае анизотропного трения линия действия силы трения
скольжения не совпадает с линией действия вектора скорости. (Изотропным
называется сухое трение, характеризующееся одинаковым сопротивлением
движению тела по поверхности другого тела в любом направлении, в противном
случае сухое трение считается анизотропным).
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления на опорную
поверхность (или нормальной реакции этой поверхности), при этом коэффициент
трения скольжения принимается постоянным и определяется опытным путем для
каждой пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от
рода материала и его физических свойств, а также от степени обработки
поверхностей соприкасающихся тел:
FСК fСК N
(рис. 2.1 в).
118

119.

Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
X
G
X
G
N
Fсц
а)
в)
б)
Рис.2.1
Сила сцепления (сила трения покоя) пропорциональна силе давления на
опорную поверхность (или нормальной реакции этой поверхности) и не может
быть
больше
максимального
значения,
определяемого
произведением
коэффициента сцепления на силу давления (или на нормальную реакцию
опорной поверхности):
FСЦ f СЦ N .
Коэффициент сцепления (трения покоя), определяемый опытным путем в
момент перехода тела из состояния покоя в движение, всегда больше
коэффициента трения скольжения для одной и той же пары соприкасающихся
тел:
f СЦ f СК .
Отсюда следует, что:
max
FСЦ
FСК ,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения
тела, к которому приложена эта сила, имеет вид (рис.2.2).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения
max до F
за очень короткий промежуток времени изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2).
Этим промежутком времени часто пренебрегают.
119

120.

В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент
трения скольжения зависит от скорости (законы Кулона установлены при
равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком f СК ( v )
(рис.2.3).
v0
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда
сила FСК достигнет своего нормального значения FСК fСК N ,
v КР
-
критическое
значение
скорости,
после
которого
происходит
незначительный рост (на 5-7 %) коэффициента трения скольжения.
Впервые этот эффект установил в 1902 г. немецкий ученый Штрибек (этот
эффект впоследствии был подтвержден исследованиями других ученых).
Российский ученый Б.В.Дерягин, доказывая, что законы Кулона, в основном,
справедливы, на основе адгезионной теории трения предложил новую формулу
для определения силы трения скольжения (модернизировав предложенную
Кулоном формулу):
FСК fСК N S p0 .
[У Кулона: FСК fСК N А , где величина А не раскрыта].
120

121.

В
формуле
Дерягина:
S – истинная площадь соприкосновения тел
(контактная площадь), р0 - удельная (на единицу площади) сила прилипания или
сцепления, которое надо преодолеть для отрыва одной поверхности от другой.
Дерягин также показал, что коэффициент трения скольжения зависит от
нагрузки N (при соизмеримости сил N
и
S p0
) -
fСК ( N ) , причем при
увеличении N он уменьшается (бугорки микронеровностей деформируются и
сглаживаются, поверхности тел становятся менее шероховатыми). Однако, эта
зависимость учитывается только в очень тонких экспериментах при решении
задач особого рода.
Во многих случаях S p0 N , поэтому в задачах классической механики, в
которых следует учесть силу сухого трения, пользуются, в основном, законом
Кулона,
а
значения
коэффициента
трения
скольжения
и
коэффициента
сцепления определяют по таблице из справочников физики (эта таблица
содержит
значения
коэффициентов,
установленных
еще
в
1830-х
годах
французским ученым А.Мореном (для наиболее распространенных материалов) и
дополненных более поздними экспериментальными данными. [Артур Морен
(1795-1880) – французский математик и механик, член Парижской академии наук,
автор курса прикладной механики в 3-х частях (1850 г.)].
В случае анизотропного сухого трения линия действия силы трения
скольжения составляет с прямой, по которой направлена скорость материальной
точки угол:
arctg
Fn
,
Fτ
где Fn и Fτ - проекции силы трения скольжения FCK на главную нормаль и
касательную к траектории материальной точки, при этом модуль вектора
FCK определяется формулой: FCK Fn2 Fτ2 . (Значения Fn и Fτ определяются по
методике Минкина-Доронина).
121

122.

Трение качения
При качении одного тела по другому участки поверхности одного тела
кратковременно соприкасаются с различными участками поверхности другого
тела, в результате такого контакта тел возникает сопротивление качению.
В конце XIX и в первой половине XX века в разных странах мира были
проведены эксперименты по определению сопротивления качению колеса вагона
или локомотива по рельсу, а также сопротивления качению роликов или шариков
в подшипниках.
В результате экспериментального изучения этого явления установлено, что
сопротивление качению (на примере колеса и рельса) является следствием трех
факторов:
1) вдавливание колеса в рельс вызывает деформацию наружного слоя
соприкасающихся тел (деформация требует затрат энергии);
2)
зацепление
бугорков
неровностей
и
молекулярное
сцепление
(являющиеся в то же время причиной возникновения качения колеса по рельсу);
3) трение скольжения при неравномерном движении колеса (при ускоренном
или замедленном движении).
(Чистое качение без скольжения – идеализированная модель движения).
Суммарное влияние всех трех факторов учитывается общим коэффициентом
трения качения.
Изучая трение качения, как это впервые сделал Кулон, гипотезу абсолютно
твердого тела надо отбросить и рассматривать деформацию соприкасающихся
тел в области контактной площадки.
122

123.

Так как равнодействующая N реакций опорной поверхности в точках зоны
контакта смещена в сторону скорости центра колеса, непрерывно набегающего
на впереди лежащее микропрепятствие (распределение реакций в точках
контакта несимметричное – рис.2.4), то возникающая при этом пара сил N и G
( G - сила тяжести) оказывает сопротивление качению (возникновение качения
Vc
C
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4
обязано силе сцепления FСЦ , которая образует вторую составляющую полной
реакции опорной поверхности).
Момент пары сил
N , G
называется моментом сопротивления качению.
Плечо пары сил «к» называется коэффициентом
трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент
Fсопр
Vс
C
сопротивления
качению
определяется формулой:
MC N k ,
где N - реакция поверхности рельса, равная
вертикальной нагрузке на колесо с учетом его
Fсц
N
веса.
123
Рис. 2.5

124.

Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое
можно отразить силой сопротивления Fсопр , приложенной к центру колеса
(рис.2.5), при этом: Fсопр R N k , где R – радиус колеса,
откуда
Fсопр N
k
N h,
R
где h – коэффициент сопротивления, безразмерная величина.
Эту формулу предложил Кулон. Так как множитель h
k
R
во много раз
меньше коэффициента трения скольжения для тех же соприкасающихся тел, то
сила Fсопр на один-два порядка меньше силы трения скольжения. (Это было
известно еще в древности).
Впервые в технике машин это использовал Леонардо да Винчи. Он изобрел
роликовый и шариковый подшипники.
Если на рисунке дается картина сил с обозначением силы Fсопр , то силу N
показывают без смещения в сторону скорости (колесо и рельс рассматриваются
условно как абсолютно твердые тела).
Повышение
угловой
скорости
качения
вызывает
рост
сопротивления
качению. Для колеса железнодорожного экипажа и рельса рост сопротивления
качению заметен после скорости колесной пары 100 км/час и происходит по
параболическому закону. Это объясняется деформациями колес и гистерезисными
потерями, что влияет на коэффициент трения качения.
Трение верчения
Fск
Fск
r
О
Трение верчения возникает при вращении тела,
опирающегося на некоторую поверхность. В этом
случае следует рассматривать зону контакта тел, в
Fск
124
Рис. 2.6.

125.

точках которой возникают силы трения скольжения FСК (если контакт происходит
в одной точке, то трение верчения отсутствует – идеальный случай) (рис.2.6).
А
–
зона
контакта
вращающегося
тела,
ось
вращения
которого
перпендикулярна к плоскости этой зоны. Силы трения скольжения, если их
привести к центру круга (при изотропном трении), приводятся к паре сил
сопротивления верчению, момент которой:
М сопр N f ск r ,
где r – средний радиус точек контакта тел;
f ск
- коэффициент трения скольжения (принятый одинаковым для всех
точек и во всех направлениях);
N – реакция опорной поверхности, равная силе давления на эту поверхность.
Трение верчения наблюдается при вращении оси гироскопа (волчка) или оси
стрелки компаса острием и опорной плоскостью. Момент сопротивления
верчению стремятся уменьшить, используя для острия и опоры агат, рубин, алмаз
и другие хорошо отполированные очень прочные материалы, для которых
коэффициент трения скольжения менее 0,05, при этом радиус круга опорной
площадки достигает долей мм. (В наручных часах, например, М сопр менее
мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
к (мм)
f ск
Сталь по стали……0,15
Шарик из закаленной стали по стали……0,01
Сталь по бронзе…..0,11
Мягкая сталь по мягкой стали……………0,05
Железо по чугуну…0,19
Дерево по стали……………………………0,3-0,4
Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
125
5 10 5

126.

Процессы износа контактных поверхностей при трении
Молекулярное сцепление приводит к образованию связей между трущимися
парами. При сдвиге они разрушаются. Из-за шероховатости поверхностей трения
контактирование пар происходит площадками. На площадках с небольшим
давлением имеет место упругая, а с большим давлением - пластическая
деформация. Фактическая площадь соприкасания пар представляется суммой
малых площадок. Размеры площадок контакта достигают 30-50 мкм. При
повышении нагрузки они растут и объединяются. В процессе разрушения
контактных площадок выделяется тепло, и могут происходить химические
реакции.
Различают три группы износа: механический - в форме абразивного износа,
молекулярно-механический - в форме пластической деформации или хрупкого
разрушения
и
коррозийно-механический
-
в
форме
коррозийного
и
окислительного износа. Активным фактором износа служит газовая среда,
порождающая окислительный износ. Образование окисной пленки предохраняет
пары трения от прямого контакта и схватывания.
Важным фактором является температурный режим пары трения. Теплота
обусловливает физико-химические процессы в слое трения, переводящие
связующие в жидкие фракции, действующие как смазка. Металлокерамические
материалы на железной основе способствуют повышению коэффициента трения
и износостойкости.
Важна быстрая приработка трущихся пар. Это приводит к быстрому
локальному износу и увеличению контурной площади соприкосновения тел. При
медленной приработке локальные температуры приводят к нежелательным
местным изменениям фрикционного материала. Попадание пыли, песка и других
инородных частиц из окружающей среды приводит к абразивному разрушению не
только контактируемого слоя, но и более глубоких слоев. Чрезмерное давление,
126

127.

превышающее порог схватывания, приводит к разрушению окисной пленки,
местным
вырывам
материала
с
последующим,
абразивным
разрушением
поверхности трения.
Под нагруженностью фрикционной пары понимается совокупность условий
эксплуатации:
давление
поверхностей
трения,
скорость
относительного
скольжения пар, длительность одного цикла нагружения, среднечасовое число
нагружений, температура контактного слоя трения.
Главные
требования,
предъявляемые
к
трущимся
парам,
включают
стабильность коэффициента трения, высокую износостойкость пары трения,
малые модуль упругости и твердость материала, низкий коэффициент теплового
расширения, стабильность физико-химического состава и свойств поверхностного
слоя,
хорошая
прирабатываемость
фрикционного
материала,
достаточная
механическая прочность, антикоррозийность, несхватываемость, теплостойкость
и другие фрикционные свойства.
Основные
факторы
нестабильности
трения
-
нарушение
технологии
изготовления фрикционных элементов; отклонения размеров отдельных деталей,
даже в пределах установленных допусков; несовершенство конструктивного
исполнения с большой чувствительностью к изменению коэффициента трения.
Абразивный
износ
фрикционных
пар
подчиняется
следующим
закономерностям. Износ пропорционален пути трения s,
=ks s,
(2.1)
а интенсивность износа— скорости трения
k s v
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу
пути трения пропорциональна удельной нагрузке р,
kp p
s
(2.3)
127

128.

Мера
интенсивности
износа
рv
не
должна
превосходить
нормы,
определенной на практике (pv<С).
Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется
интегральной функцией времени или пути трения
t
s
k p pvdt k p pds .
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален
работе сил трения W
k w W
kp
f
s
W ; W Fds .
(2.5)
0
Здесь сила трения F=f N = f p ; где
f – коэффициент трения, N – сила
нормального давления; - контурная площадь касания пар.
Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар E и
окружающей среды Q
W=Q+ E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sin t за
период колебаний Т == 2л/ определяется силой трения F и амплитудой
колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС
128

129.

3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета
ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС
являются
экспериментальные
нахлесточных
соединений
[13],
исследования
позволяющие
одноболтовых
вскрыть
основные
особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг.
были выполнены экспериментальные исследования деформирования
нахлесточных соединений такого типа. Анализ полученных диаграмм
деформирования позволил выделить для них 3 характерных стадии
работы, показанных на рис. 3.1.
На первой стадии нагрузка Т не превышает несущей способности
соединения
[Т], рассчитанной как для обычного соединения на
фрикционных высокопрочных болтах.
На второй стадии Т > [Т] и происходит преодоление сил трения по
контактным
плоскостям
соединяемых
элементов
сохраняющих
шайбах
При
болтов
неподвижность
высокопрочных
этом
за
в
при
счет
них
болтов.
деформации
растет
сила
натяжения, и как следствие растут
силы трения по всем плоскостям
контактов.
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
На
третьей
1 – упругая работа ФПС;
срыв
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом 129
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных
поверхностей.
стадии
происходит
с места одной из шайб и

130.

дальнейшее взаимное смещение соединяемых элементов. В процессе
подвижки наблюдается интенсивный износ во всех контактных парах,
сопровождающийся падением натяжения болтов и, как следствие,
снижение несущей способности соединения.
В процессе испытаний наблюдались следующие случаи выхода из
строя ФПС:
• значительные взаимные перемещения соединяемых деталей, в
результате которых болт упирается в край овального отверстия и в
конечном итоге срезается;
• отрыв головки болта вследствие малоцикловой усталости;
• значительные пластические деформации болта, приводящие к его
необратимому удлинению и исключению из работы при “обратном
ходе" элементов соединения;
• значительный износ контактных поверхностей, приводящий к
ослаблению болта и падению несущей способности ФПС.
Отмеченные
результаты
экспериментальных
исследований
представляют двоякий интерес для описания работы ФПС. С одной
стороны для расчета усилий и перемещений в элементах сооружений с
ФПС важно задать диаграмму деформирования соединения. С другой
стороны
необходимо
определить
возможность
перехода
ФПС
в
предельное состояние.
Для описания диаграммы деформирования наиболее существенным
представляется
факт
интенсивного
износа
трущихся
элементов
соединения, приводящий к падению сил натяжения болта и несущей
способности соединения. Этот эффект должен определять работу как
стыковых, так и нахлесточных ФПС. Для нахлесточных ФПС важным
130

131.

является
и
дополнительный
рост
сил
натяжения
вследствие
деформации болта.
Для оценки возможности перехода соединения в предельное
состояние необходимы следующие проверки:
а) по предельному износу контактных поверхностей;
б) по прочности болта и соединяемых листов на смятие в случае
исчерпания зазора ФПС u0;
в) по несущей способности конструкции в случае удара в момент
закрытия зазора ФПС;
г) по прочности тела болта на разрыв в момент подвижки.
Если учесть известные результаты [11,20,21,26], показывающие,
что закрытие зазора приводит к недопустимому росту ускорений в
конструкции,
то
проверки
(б)
и
(в)
заменяются
проверкой,
ограничивающей перемещения ФПС и величиной фактического зазора
в соединении u0.
Решение вопроса об износе контактных поверхностей ФПС и
подвижке в соединении должно базироваться на задании диаграммы
деформирования
соединения,
представляющей
зависимость
его
несущей способности Т от подвижки в соединении s. Поэтому получение
зависимости Т(s) является основным для разработки методов расчета
ФПС и сооружений с такими соединениями. Отмеченные особенности
учитываются далее при изложении теории работы ФПС.
3.2. Общее уравнение для определения несущей
способности ФПС
Для построения общего уравнения деформирования ФПС обратимся
к
более
сложному
случаю
131
нахлесточного
соединения,

132.

характеризующегося трехстадийной диаграммой деформирования. В
случае стыкового соединения второй участок на диаграмме Т(s) будет
отсутствовать.
Первая стадия работы ФПС не отличается от работы обычных
фрикционных соединений. На второй и третьей стадиях работы несущая
способность соединения поменяется вследствие изменения натяжения
болта. В свою очередь натяжение болта определяется его деформацией
(на второй стадии деформирования нахлесточных соединений) и
износом трущихся поверхностей листов пакета при их взаимном
смещении.
При
этом
для
теоретического
описания
диаграммы
деформирования воспользуемся классической теорией износа [5, 14,
23], согласно которой скорость износа V пропорциональна силе
нормального давления (натяжения болта) N:
(3.1)
V K N,
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
(3.2)
N N0 a N1 N2
здесь
a
EF
l
N0 -
начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
, где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
N1 k f ( s ) -
увеличение
натяжения
болта
вследствие
его
деформации;
N2 ( s ) - падение натяжения болта вследствие его пластических
деформаций;
s - величина подвижки в соединении, - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1 N 2 0 .
132

133.

Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V
можно представить в виде:
V
d d ds
V ср ,
dt
ds dt
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a k N0 к f ( s ) ( s ) ,
(3.4)
где k K / Vср .
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
k N0 a
1
1 e
kas
k e ka( s z ) k f ( z ) ( z ) dz ,
s
0
или
k N0 a
1
e
kas
s
k k f ( z ) ( z ) e kazdz N0 a 1 .
0
(3.5)
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно
упрощается, так как в этом случае N 1 N 2 0 , и обращаются в 0
функции
f(z)
использование
и
( z ) ,
входящие
интеграла.
(3.5)
в
(3.5).
позволяет
С
учетом
получить
сказанного
следующую
формулу для определения величины износа :
1 e kas k N0 a 1
(3.6)
Падение натяжения N при этом составит:
133

134.

N 1 e kas k N0 ,
(3.7)
а несущая способность соединений
определяется по формуле:
T T0 f N T0 f 1 e kas k N 0 a 1
T0 1 1 e kas k a 1 .
(3.8)
Как
Рис.3.2.Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта 24
мм при коэффициенте износа k=5 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм; - l=50 мм;
- l=60 мм; - l=70 мм; - l=40 мм
видно
из
полученной
формулы относительная несущая
способность соединения КТ =Т/Т0
определяется
всего
параметрами
-
двумя
коэффициентом
износа k и жесткостью болта на растяжение а. Эти параметры могут
быть заданы с достаточной точностью и необходимые для этого данные
имеются в справочной литературе.
На рис. 3.2 приведены зависимости КТ(s) для болта диаметром 24 мм
и коэффициента износа
k~5×10-8 H-1 при различных значениях
толщины пакета l, определяющей жесткость болта а. При этом для
наглядности несущая способность соединения Т отнесена к своему
начальному значению T0, т.е. графические зависимости представлены в
безразмерной форме. Как видно из рисунка, с ростом толщины пакета
падает
влияние
несущую
износа
способность
листов
на
соединений.
В
целом падение несущей способности
соединений весьма существенно и при
реальных
2 3см
Рис.3.3. Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта
24 мм при коэффициенте износа k=3 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм;
- l=50 мм; - l=60 мм; - l=70 мм; - l=80 мм
составляет
соединений
134
величинах
подвижки
s
для
стыковых
80-94%.
Весьма

135.

существенно на характер падений несущей способности соединения
сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости
несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×108
H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности соединения превосходит 50%. Такое падение натяжения
должно
приводить
к
существенному
росту
взаимных
смещений
соединяемых деталей и это обстоятельство должно учитываться в
инженерных расчетах. Вместе с тем рассматриваемый эффект будет
приводить к снижению нагрузки, передаваемой соединением. Это
позволяет при использовании ФПС в качестве сейсмоизолирующего
элемента конструкции рассчитывать усилия в ней, моделируя ФПС
демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом
функций f(s) и >(s).Функция f(s) зависит от удлинения болта
вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси
аппроксимацию в виде:
u( x ) s sin
x
2l
(3.9)
,
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки
(рис. 3.3), то длина искривленной оси стержня составит:
1
L
2
1
1
2
1
2
2
du
1 dx
dx
1
s 2 2
1
2
2
cos
8l 2 1
2
x
2l
1 s
2
4l
2
dx 1
cos
2l
1
dx
2 2
1 s cos x dx
8l 2
2l
1
2
2
s 2 2
.
8l
135

136.

Удлинение болта при этом определится по формуле:
l L l
s 2 2
.
8l
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется
коэффициентом
k,
который
может
быть
определен
из
экспериментальных данных, получим следующее представление для
f(s):
2
f(s) s
l
.
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела
болта будет иметь место лишь до момента срыва его головки, т.е. при s
< s0. Для записи этого факта воспользуемся единичной функцией
Хевисайда :
f(s)
s2
( s s0 ).
l
(3.11)
Перейдем теперь к заданию функции (s). При этом необходимо
учесть следующие ее свойства:
1. пластика проявляется лишь при превышении подвижкой s
некоторой величины Sпл, т.е. при Sпл<s<S0.
2. предельное натяжение стержня не превосходит усилия Nт, при
котором напряжения в стержне достигнут предела текучести, т.е.:
lim ( N0 кf ( s ) ( s )) 0 .
(3.12)
s
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:
( s ) N пл ( NТ N пл ) ( 1 e q( s S пл ) ) 1 ( s s0 ) ( s S пл).
(3.13)
Подстановка выражений (3.11, 3.12) в интеграл (3.5) приводит к
следующим зависимостям износа листов пакета от перемещения s:
при s<Sпл
136

137.

s
N0
k
2
2
( 1 e k1as ) s 2
s
1 e k1as
2
a
al
k1a
k1a
,
(3.14)
при Sпл< s<S0
( s ) I ( Sпл ) k1(
),
NT
N N пл
1 ek1a( S пл s ) T
k1a
k1 a
(3.15)
e ( S пл s ) ek1a( S пл s )
при s<S0
( s ) II ( S0 )
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
Несущая
способность
(3.16)
соединения
определяется
при
этом
выражением:
(3.17)
T T0 fv a .
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от
скорости подвижки v. Ниже мы используем наиболее распространенную
зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в виде:
f
f0
,
1 kvV
(3.18)
где kv — постоянный коэффициент.
Предложенная
зависимость
содержит
9
неопределенных
параметров:
k1, k2, kv, S0, Sпл, q, f0, N0, и k0. Эти параметры должны определяться
из данных эксперимента.
В отличие от стыковых соединений в формуле (3.17) введено два
коэффициента износа - на втором участке диаграммы деформирования
износ определяется трением между листами пакета и характеризуется
коэффициентом износа k1, на третьем участке износ определяется
трением между шайбой болта и наружным листом пакета; для его
описания введен коэффициент износа k2.
137

138.

На
рис.
3.4
приведен
пример
теоретической
диаграммы
деформирования при реальных значениях параметров k1 = 0.00001; k2
=0.000016; kv = 0.15; S0 = 10 мм; Sпл = 4 мм; f0 = 0.3; N0 = 300 кН. Как
видно
из
рисунка,
теоретическая
диаграмма
деформирования
соответствует описанным выше экспериментальным диаграммам.
Рис. 3.4
Теоретическая диаграмма деформирования ФПС
138

139.

26
4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями необходимы
фактические
данные
о
параметрах
исследуемых
соединений.
Экспериментальные
исследования работы ФПС достаточно трудоемки, однако в 1980-85 гг. такие исследования
были начаты в НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были получены записи Т(s)
для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами диаметром 22, 24,
27 и 48 мм. Принятые размеры образцов обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм
являются наиболее распространенными. Однако при этом в соединении необходимо
размещение слишком большого количества болтов, и соединение становится громоздким.
Для уменьшения числа болтов необходимо увеличение их диаметра. Поэтому было
рассмотрено ФПС с болтами наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на
рис. 4.1.
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД.
Высокопрочные болты были изготовлены тензометрическими из стали 40Х "селект" в
соответствии с требованиями [6]. Контактные поверхности пластин были обработаны
протекторной цинкосодержащей грунтовкой ВЖС-41 после дробеструйной очистки. Болты
были предварительно протарированы с помощью электронного пульта АИ-1 и при сборке
139
соединений натягивались по этому же пульту в соответствии с тарировочными
зависимостями ручным ключом на заданное усилие натяжения N0.
4.

140.

АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями
необходимы
фактические
данные
о
параметрах
исследуемых
соединений. Экспериментальные исследования работы ФПС достаточно
трудоемки, однако в 1980-85 гг. такие исследования были начаты в
НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были получены записи
Т(s) для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами
диаметром
22,
24,
27
и
48
мм.
Принятые
размеры
образцов
обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм являются наиболее
распространенными.
Однако при
этом
в
соединении
необходимо
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм
размещение слишком большого количества болтов, и соединение
становится громоздким. Для уменьшения числа болтов необходимо
140

141.

увеличение их диаметра. Поэтому было рассмотрено ФПС с болтами
наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на рис. 4.1.
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки
10ХСНД. Высокопрочные болты были изготовлены тензометрическими
из стали 40Х "селект" в соответствии с требованиями [6]. Контактные
поверхности
пластин
были
обработаны
протекторной
цинкосодержащей грунтовкой ВЖС-41 после дробеструйной очистки.
Болты были предварительно протарированы с помощью электронного
пульта АИ-1 и при сборке соединений натягивались по этому же пульту
в соответствии с тарировочными зависимостями ручным ключом на
заданное усилие натяжения N0.
Испытания проводились на пульсаторах в НИИ мостов и на
универсальном динамическом стенде УДС-100 экспериментальной базы
ЛВВИСКУ. В испытаниях на стенде импульсная нагрузка на ФПС
обеспечивалась путем удара движущейся массы М через резиновую
прокладку в рабочую тележку, связанную с ФПС жесткой тягой. Масса и
скорость тележки, а также жесткость прокладки подбирались таким
образом, чтобы при неподвижной рабочей тележке получился импульс
силы с участком, на котором сила сохраняет постоянное значение,
длительностью около 150 мс. Амплитудное значение импульса силы
подбиралось из условия некоторого превышения несущей способности
ФПС. Каждый образец доводился до реализации полного смещения по
овальному отверстию.
Во
время
испытаний
на
стенде
и
пресс-пульсаторах
контролировались следующие параметры:
• величина динамической продольной силы в пакете ФПС;
• взаимное смещение пластин ФПС;
141

142.

• абсолютные скорости сдвига пластин ФПС;
• ускорение движения пластин ФПС и ударные массы (для
испытаний на стенде).
После
каждого
нагружения
проводился
замер
напряжения
высокопрочного болта.
Из полученных в результате замеров данных наибольший интерес
представляют для нас зависимости продольной силы, передаваемой на
соединение (несущей способности ФПС), от величины подвижки S. Эти
зависимости
могут
быть
получены
теоретически
по
формулам,
приведенным выше в разделе 3. На рисунках 4.2 - 4.3 приведено
графическое
Рис. 4.2, 4.3 Экспериментальные диаграммы деформирования
ФПС для болтов 22 мм и 24 мм.
представление
полученных
диаграмм
деформирования
ФПС.
Из
рисунков видно, что характер зависимостей Т(s) соответствует в целом
принятым
гипотезам
и
результатам
теоретических
построений
предыдущего раздела. В частности, четко проявляются три участка
деформирования
соединения,
соединения:
после
до
проскальзывания
проскальзывания
листов
пакета
элементов
и
после
проскальзывания шайбы относительно наружного листа пакета. Вместе
142

143.

с
тем,
необходимо
отметить
существенный
разброс
полученных
диаграмм. Это связано, по-видимому, с тем, что в проведенных
испытаниях принят наиболее простой приемлемый способ обработки
листов
пакета.
полученные
Несмотря
диаграммы
на
наличие
оказались
существенного
пригодными
для
разброса,
дальнейшей
обработки.
В
результате
предварительной
обработки
экспериментальных
данных построены диаграммы деформирования нахлесточных ФПС. В
соответствии с ранее изложенными теоретическими разработками эти
диаграммы должны описываться уравнениями вида (3.14). В указанные
уравнения входят 9 параметров:
N0— начальное натяжение; f0 — коэффициент трения покоя;
k0
—
коэффициент,
определяющий
влияние
скорости
на
коэффициент трения скольжения;
k1— коэффициент износа по контакту трущихся листов пакета;
k2— коэффициент износа по контакту листа и шайбы;
Sпл — предельное смещение, при котором возникают пластические
деформации в теле болта;
S0— предельное смещение, при котором возникает срыв шайбы
болта относительно листа пакета;
к — коэффициент, характеризующий увеличение натяжения болта
вследствие геометрической нелинейности его работы;
q — коэффициент, характеризующий уменьшение натяжения болта
вследствие его пластической работы.
Обработка экспериментальных данных заключалась в определении
этих 9 параметров. При этом параметры варьировались на сетке их
возможных значений. Для каждой девятки значений параметров по
143

144.

методу наименьших квадратов вычислялась величина невязки между
расчетной и экспериментальной диаграммами деформирования, причем
невязка
суммировалась
по
точкам
цифровки
экспериментальной
диаграммы.
Для поиска искомых значений параметров для болтов диаметром 24
мм последние варьировались в следующих пределах:
k1, k2— от 0.000001 до 0.00001 с шагом 0.000001 Н; kv— от 0 до 1 с
шагом 0.1 с/мм;
S0 — от величины Sпл до 25 с шагом 1 мм; Sпл — от 1 до 10 с шагом 1
мм;
q— от 0.1 до 1 с шагом 0.1 мм~1; f0— от 0.1 до 0.5 с шагом 0.05;
N0— от 30 до 60 с шагом 5 кН; к — от 0.1 до 1 с шагом 0.1;
На
рис. 4.4
и
4.5
привед
ены
характе
рные
Рис.4.4
деформирования
соответствующие
диагра
Рис. 4.5
ФПС,
им
полученные
теоретические
ммы
экспериментально
диаграммы.
и
Сопоставление
расчетных и натурных данных указывают на то, что подбором
параметров ФПС удается добиться хорошего совпадения натурных и
расчетных диаграмм деформирования ФПС. Расхождение диаграмм на
конечном их участке обусловлено резким падением скорости подвижки
144

145.

перед остановкой, не учитываемым в рамках предложенной теории
расчета ФПС. Для болтов диаметром 24 мм было обработано 8
экспериментальных
определения
диаграмм
параметров
деформирования.
соединения
для
каждой
Результаты
из
подвижек
приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Результаты определения параметров ФПС
параметры k1106, k2
k ,
S0, SПЛ
q,
f0 N0, к
1
6
-1
N подвижки кН10 , с/мм мм мм мм
кН
1
кН1
11
32
0.25 11
9 0.0000 0.34 105 260
2
8
15
0,24 8
7 0.0004
0.36 152 90
1
3
12
27
0.44 13.5 11.2 0.0001
0.39 125 230
4
4
7
14
0.42 14.6 12 0.0001
0.29 193 130
2
5
14
35
0.1
8 4.2 0.0006
0.3 370 310
1
6
6
11
0.2 12
9 0.0000 0.3 120 100
7
8
20
0.2 19 16 0.0000
0.3 106 130
2
8
8
15
0.3
9 2.5 0.0002
0.35
154 75
1
8
Приведенные в таблице 4.1 результаты вычислений параметров
соединения
были
статистически
обработаны
и
получены
математические ожидания и среднеквадратичные отклонения для
каждого из параметров. Их значения приведены в таблице 4.2. Как
видно из приведенной таблицы, значения параметров характеризуются
значительным
разбросом.
Этот
факт
затрудняет
применение
одноболтовых ФПС с рассмотренной обработкой поверхности (обжиг
листов
пакета).
Вместе
с
тем,
переход
от
одноболтовых
к
многоболтовым соединениям должен снижать разброс в параметрах
диаграммы деформирования.
Таблица. 4.2.
Результаты статистической обработки значений параметров ФПС
145

146.

Значения параметров
Параметры
математическо среднеквадратичн
соединени
е
ое
6я
1
ожидание
отклонение
k1 10 , КН9.25
2.76
6
1
k2 10 , кН21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
-1
q, мм
0.00019
0.00022
f0
0.329
0.036
Nо,кН
165.6
87.7
165.6
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета
многоболтовых ФПС
Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования
одноболтовых ФПС позволяют перейти к анализу многоболтовых
соединений. Для упрощения задачи примем широко используемое в
исследованиях фрикционных болтовых соединений предположение о
том, что болты в соединении работают независимо. В этом случае
математическое ожидание несущей способности T и дисперсию DT (или
среднеквадратическое отклонение T ) можно записать в виде:
T( s )
T ( s , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )...pk ( k )d 1d 2 ...d k
146
(5.1)

147.

DT
(T T )
2
p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
... T 2 p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
(5.2)
T
2
T DT
(5.3)
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T
от подвижки s и параметров соединения i; в нашем случае в качестве
параметров выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
соединения S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по
имеющимся данным нам известны лишь среднее значение i
и их
стандарт (дисперсия).
Для дальнейших исследований приняты два возможных закона
распределения параметров ФПС: равномерное в некотором возможном
диапазоне изменения параметров min i max и нормальное. Если
учесть,
что
в
предыдущих
исследованиях
математических ожиданий i и стандарта
i ,
получены
то соответствующие
функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при 3 3
2 i 3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
2
i ai
e
2 i 2
(5.5)
.
147
величины

148.

Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и (s) при
двух законах распределения сопоставляются между собой, а также с
данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых
многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
сначала
рассматривается более простое соединение встык. Такое соединение
характеризуется
всего
двумя
параметрами
-
начальной
несущей
способностью Т0 и коэффициентом износа k. При этом несущая
способность одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
(5.6)
В случае равномерного распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов составит:
k T 3
dk
dT
kas
T
e
2
3
2
3
k
T
3
k T 3
T0 T 3
T n
T0 T
nT0 e kas
sh( sa k 3 )
sa k
(5.7)
.
При нормальном законе распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов определится следующим
образом:
T n
Te
kas
1
T 2
e
( T T ) 2
2 T 2
1
k 2
( k k )2
e
2 k 2
dkdT
( k k )2
( T T ) 2
2
2
1
1
2 k
2 T
kas
n
Te
dT
e
e
dk .
T 2
k 2
148

149.

Если
учесть,
что
математическим
для
любой
ожиданием
случайной
функцией
x
величины
распределения
x
с
р(х}
выполняется соотношение:
x
x p( x ) dx ,
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей
способности
соединения
Т
равна
математическому
ожиданию
начальной несущей способности Т0. При этом:
T nT0
kas
1
k 2
( k k )2
2 k 2
e
dk .
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный
квадрат, получим:
T nT0
nT0
1
k 2
1
k 2
k k as k2 2 as k as k2
2
dk
2
as 2
k k as k2
k
as k
2
2 k2
e
e
dk .
Подынтегральный
множителя
2 k2
e
1
k 2
член
в
полученном
выражении
с
учетом
представляет не что иное, как функцию плотности
нормального распределения с математическим ожиданием k as k2 и
среднеквадратичным отклонением k . По этой причине интеграл в
полученном выражении тождественно равен 1
и выражение для
несущей способности соединения принимает окончательный вид:
T nT0 e
ask
a 2 s 2 k2
2
.
(5.8)
149

150.

Соответствующие принятым законам распределения дисперсии
составляют:
для равномерного закона распределения
2
2
D nT0 e 2 ask 1 T F ( 2 x ) F ( x )2 ,
2
T0
где F ( x )
(5.9)
shx
; x sa k 3
x
для нормального закона распределения
2
2
2 1
D n T0 T2 1 ( A1 ) e A1 T0 e A 1 ( A ) ,
2
(5.10)
где A1 2 as( k2 as k ).
Представляет
интерес
сопоставить
полученные
зависимости
с
аналогичными зависимостями, выведенными выше для одноболтовых
соединений.
Рассмотрим,
прежде
всего,
характер
изменения
несущей
способности ФПС по мере увеличения подвижки s и коэффициента
износа
k
для
случая
использования
равномерного
закона
распределения в соответствии с формулой (5.4). Для этого введем по
аналогии с (5.4) безразмерные характеристики изменения несущей
способности:
относительное падение несущей способности
sh( x )
kas
T
x
1
e
nT0
коэффициент
(5.11)
.
перехода
от
одноболтового
к
многоболтовому
соединению
1
T
nT0 e
kas
sh( x )
.
x
(5.12)
150

151.

Наконец
для
относительной
величины
среднеквадратичного
отклонения с с использованием формулы (5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas
2
1
T2 sh2 x shx
1
.
2 2 x
n
x
T
0
(5.13)
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального
распределения:
2
1 A
e 1 ( A ) ,
2
(5.14)
2 2
k s
1 2 kas
2 e
1 ( A )
2
2
T2
1
1
2
n
T0
,
(5.15)
2
1 ( A ) e A1 1 e A 1 ( A ) ,
1
2
(5.16)
где
2s2
A k 2 s ka ,
2
A1 2 As ( k2 sa k ) ,
( A )
2
A
2
z
e dz .
0
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости i и i от величины
подвижки s. Кривые построены при тех же значениях переменных, что
использовались нами ранее при построении зависимости T/T0 для
одноболтового
соединения.
i ( k , s ) аналогичны
Как
зависимостям,
видно
из
рисунков,
полученным
для
зависимости
одноболтовых
соединений, но характеризуются большей плавностью, что должно
благоприятно сказываться на работе соединения и конструкции в
целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода
i ( k , a , s ) . По
своему смыслу математическое ожидание несущей способности многоболтового соединения T получается из
несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на , т.е.:
151

152.

T T1
(5.17)
Согласно (5.12) lim x 1 . В частности,
1 при неограниченном увеличении математического
ожидания коэффициента износа k или смещения s. Более того, при выполнении условия
k k 3
(5.18)
будет иметь место неограниченный рост несущей способности ФПС с увеличением подвижки s, что
противоречит смыслу задачи.
Полученный результат ограничивает возможность применения равномерного распределения условием
(5.18).
Что касается нормального распределения, то возможность его применения определяется пределом:
lim 2
s
1
lim e ( kas A ) 1 ( A ) .
2 s
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:
x2
1 2 1
lim 1 x lim
e
.
x
x
x
2
152

153.

1=
а)
2=Т/nT0
S, мм
Подвижка S, мм
Рис.5.1. Графики зависимости расчетного снижения несущей способности ФПС от величины подвижки в
соединении при различной толщине пакета листов l
153

154.

а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼- l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм;
154

155.

1
а)
S, мм
Коэффициент перехода 2
б)
Подвижка S, мм
155

156.

Рис.5.2. Графики зависимости коэффициента перехода от одноболтового к многоболтовому ФПС от
величины подвижки в соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм
С учетом сказанного получим:
1
1
lim 2 lim e kas A
e
s
s 2
2
A2
2
1
0.
A
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых
соотношениях k и k.
Результаты обработки экспериментальных исследований, выполненные ранее, показывают, что разброс
значений несущей способности ФПС для случая обработки поверхностей соединяемых листов путем нанесения
грунтовки ВЖС достаточно велик и достигает 50%. Однако даже в этом случае применение ФПС вполне
приемлемо, если перейти от одноболтовых к многоболтовым соединениям. Как следует из полученных формул
(5.13, 5.16), для среднеквадратичного отклонения 1 последнее убывает пропорционально корню из числа
болтов. На рисунке 5.3 приведена зависимость относительной величины среднеквадратичного отклонения 1 от
безразмерного параметра х для безразмерной подвижки 2-х, 4-х, 9-ти и 16-ти болтового соединений. Значения T
и T0 приняты в соответствии с данными выполненных экспериментальных исследований. Как видно из графика,
уже для 9-ти болтового соединения разброс значений несущей способности Т не превосходит 25%, что следует
считать вполне приемлемым.
156

157.

Рис.5.3. Зависимость относительного разброса несущей
способности ФПС от величины подвижки при различном
числе болтов n
5.3. Построение уравнений деформирования
нахлесточных многоболтовых соединений
Распространение использованного выше подхода на расчет нахлесточных соединений достаточно
громоздко из-за большого количества случайных параметров, определяющих работу соединения. Однако с
практической точки зрения представляется важным учесть лишь максимальную силу трения Тmax, смещение при
срыве соединения S0 и коэффициент износа k. При этом диаграмма деформирования соединения между точками
(0,Т0) и (S0, Tmax) аппроксимируется линейной зависимостью. Для учета излома графика T(S) в точке S0 введена
функция :
1 при 0 S S 0
0 при S S 0
S , S 0
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k , S0 ) 1 ( S , S0 ) ,
157
(5.21)

158.

где T1( S ) T0 ( Tmax T0 )
S
,
S0
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется
следующим интегралом:
T n
T
( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax n I 1 I 2
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления для Т1
согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в виде суммы трех интегралов:
s
T0 ( Tmax T0 ) s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tmax )
S0
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTmax I 1,1 I 1,2 I 1,3
I1
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0 s , S0 p( S0 )dS0 Tmax p( Tmax )dTmax
T0
S0
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
xp( x )dx x ,
p( x )dx 1
и
то получим
I 1,1 T ( s , S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
158
(5.23)

159.

I1,2
Tmax
S0 T0 Tmax
T max
( s , S0 )
S0
S0
I1,3
T0
S0 T0 Tmax
T0
( s , S0 )
S0
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
Если ввести функции
1 ( s ) ( s , S 0 ) p( S 0 ) dS0
(5.24)
и
1( s )
( s , S0 )
S0
p( S 0 ) dS0 ,
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I 1 T 1( s ) ( T max T 0 )s 2 ( s ).
(5.26)
Если учесть, что на первом участке s < S0, то с учетом (5.20) формулы (5.24) и (5.25) упростятся и примут вид:
1( s ) p( S0 )dS0
(5.27)
s
2( s )
s
p( S0 )
dS0 .
S0
(5.28)
Для нормального распределения p(S0) функция
функция записывается в виде:
159
1 1 erf ( s ) , а

160.

( S0 S 0 )2
2
s
e
2 s2
(5.29)
dS0 .
S0
Для равномерного распределения функции 1 и 2 могут быть
представлены аналитически:
1 при s S 0 s 3
1 S0 s 3 s при S 0 s 3 s S 0 s 3
0 при s S 0 s 3 .
(5.30)
S0 s 3
1
ln
при s S 0 s 3
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
1
2
ln
при S 0 s 3 s S 0 s 3
s
2 s 3
0 при s S 0 s 3
(5.31)
Аналитическое представление для интеграла (5.23) весьма сложно.
Для
большинства
видов
распределений
его
целесообразно
табулировать; для равномерного распределения интегралы I1 и I2
представляются в замкнутой форме:
S0 s 3
S
ln
при S S 0 s 3
T 0 ( T max T 0 )
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
S0 s 3
1
( T max T 0 )S ln
I1
T 0 S 0 s 3 S ln
(5.32)
s
s
2 s 3
при S 0 s 3 S S 0 s 3
0 при S S 0 3
s
0 при S S 0 s 3
I2 T m
F( S ) F( s 3 )
2 s 3
при
(5.33)
S S0 s 3,
причем F ( x ) Ei ax( k k 3 ) Ei ax( k k 3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei интегральная показательная функция.
160

161.

Полученные
экспериментальных
формулы
подтверждены
исследований
многоболтовых
результатами
соединений
и
рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких
конструкций с ФПС.
161

162.

42
6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И СООРУЖЕНИЙ С
ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология изготовления ФПС включает выбор материала элементов соединения,
подготовку контактных поверхностей, транспортировку и хранение деталей, сборку
соединений. Эти вопросы освещены ниже.
6.1. Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий
контактных поверхностей стальных деталей ФПС
и опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77, гайки по ГОСТ
22354-74, шайбы по ГОСТ 22355-75 с обработкой опорной поверхности по указаниям
раздела 6.4 настоящего пособия. Основные размеры в мм болтов, гаек и шайб и расчетные
площади поперечных сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номиналь
Расчетная
Высота
Высота
ный
площадь
головки
гайки
12
15
диаметр по сечения
телу по резьбе
по
болта
16
201
157
Размер
Диаметр
Размеры шайб
Толщина
Диаметр
под ключ опис.окр.
внутр.
нар.
гайки
27
29,9
4
18
37
18
255
192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314
245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380
303
15
19
36
39,6
6
24
50
24
453
352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573
459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707
560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018
816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386
1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810
1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75 назначается в
соответствии с данными табл.6.2.
162
6.

163.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И
СООРУЖЕНИЙ С ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология
элементов
изготовления
соединения,
ФПС
включает
подготовку
выбор
контактных
материала
поверхностей,
транспортировку и хранение деталей, сборку соединений. Эти вопросы
освещены ниже.
6.1.
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий
контактных поверхностей стальных деталей ФПС и
опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77,
гайки по ГОСТ 22354-74, шайбы по ГОСТ 22355-75 с обработкой опорной
поверхности по указаниям раздела 6.4 настоящего пособия. Основные
размеры в мм болтов, гаек и шайб и расчетные площади поперечных
сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номина Расчетная
льный
диаметр
болта
Высота Высот Разме Диамет
площадь головк
сечения
и
а
р под
р
Размеры шайб
Диаметр
внут нар.
на
Толщи
гайки ключ опис.ок
по
р.
р. гайки
по телу по
16
201 резьбе
157
12
15
27
29,9
4
18
37
18
255 192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314 245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380 303
15
19
36
39,6
6
24
50
163

164.

24
453 352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573 459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707 560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018 816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386 1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810 1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75
назначается в соответствии с данными табл.6.2.
Таблица 6.2.
Номинальна Длина резьбы 10 при номинальном диаметре
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
я
длина резьбы d
40
*
45
38 *
стержня
50
38 42 *
55
38 42 46 *
60
38 42 46 50 *
65
38 42 46 50 54
70
38 42 46 50 54 60
75
38 42 46 50 54 60 66
80
38 42 46 50 54 60 66
85
38 42 46 50 54 60 66
90
38 42 46 50 54 60 66 78
95
38 42 46 50 54 60 66 78
100
38 42 46 50 54 60 66 78
105
38 42 46 50 54 60 66 78 90
110
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
115
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
120
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
125
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
130
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
140
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
150
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
160,
170,
190,
200, 44 48 52 56 60 66 72 84 96 108
180
240,260,280,
220
Примечание:
знаком * отмечены болты с резьбой по всей длине стержня.
300
164

165.

Для консервации контактных поверхностей стальных деталей
следует применять фрикционный грунт ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для
нанесения на опорные поверхности шайб методом плазменного
напыления антифрикционного покрытия следует применять в
качестве материала подложки интерметаллид ПН851015 по ТУ-141-3282-81, для несущей структуры - оловянистую бронзу БРОФ10-8
по ГОСТ, для рабочего тела - припой ПОС-60 по ГОСТ.
Примечание:
Приведенные
данные
действительны
при
сроке
хранения несобранных конструкций до 1 года.
6.2. Конструктивные требования к соединениям
В
конструкциях
соединений
должна
быть
обеспечена
возможность свободной постановки болтов, закручивания гаек и
плотного стягивания пакета болтами во всех местах их постановки
с применением динамометрических ключей и гайковертов.
Номинальные диаметры круглых и ширина овальных отверстий
в элементах для пропуска высокопрочных болтов принимаются по
табл.6.3.
Таблица 6.3.
Группа
Номинальный диаметр болта в мм.
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
соединений
Определяющи 17 19 21 23 25 28 32 37 44 50
х геометрию
Не
20
23
25
28
30
33
36
40
45
52
определяющи
Длины овальных
х геометрию
отверстий
в
элементах
для
пропуска
высокопрочных болтов назначают по результатам вычисления
максимальных абсолютных смещений соединяемых деталей для
каждого ФПС по результатам предварительных расчетов при
165

166.

обеспечении
несоприкосновения
болтов
о
края
овальных
отверстий, и назначают на 5 мм больше для каждого возможного
направления смещения.
ФПС следует проектировать возможно более компактными.
Овальные отверстия одной детали пакета ФПС могут быть не
сонаправлены.
Размещение болтов в овальных отверстиях при сборке ФПС
устанавливают с учетом назначения ФПС и направления смещений
соединяемых элементов.
При необходимости в пределах одного овального отверстия
может быть размещено более одного болта.
Все
контактные
поверхности
деталей
ФПС,
являющиеся
внутренними для ФПС, должны быть обработаны грунтовкой ВЖС
83-02-87 после дробеструйной (пескоструйной) очистки.
Не допускается осуществлять подготовку тех поверхностей
деталей ФПС, которые являются внешними поверхностями ФПС.
Диаметр болтов ФПС следует принимать не менее 0,4 от
толщины соединяемых пакета соединяемых деталей.
Во всех случаях несущая способность основных элементов
конструкции, включающей ФПС, должна быть не менее чем на
25%
больше
несущей
способности
ФПС
на
фрикционно-
неподвижной стадии работы ФПС.
Минимально
допустимое
расстояние
от
отверстия до края детали должно составлять:
- вдоль направления смещения >= 50 мм.
- поперек направления смещения >= 100 мм.
166
края
овального

167.

В
соединениях
поверхностями
прокатных
полок
или
профилей
при
с
непараллельными
наличии
непараллельности
наружных плоскостей ФПС должны применяться клиновидные
шайбы, предотвращающие перекос гаек и деформацию резьбы.
Конструкции ФПС и конструкции, обеспечивающие соединение
ФПС с основными элементами сооружения, должны допускать
возможность
ведения
последовательного
не
нарушающего
связности сооружения ремонта ФПС.
6.3. Подготовка контактных поверхностей элементов и
методы контроля.
Рабочие контактные поверхности элементов и деталей ФПС
должны быть подготовлены посредством либо пескоструйной
очистки
в
соответствии
с
указаниями
ВСН
163-76,
либо
дробеструйной очистки в соответствии с указаниями.
Перед обработкой с контактных поверхностей должны быть
удалены заусенцы, а также другие дефекты, препятствующие
плотному прилеганию элементов и деталей ФПС.
Очистка должна производиться в очистных камерах или под
навесом, или на открытой площадке при отсутствии атмосферных
осадков.
Шероховатость
поверхности
очищенного
металла
должна
находиться в пределах 25-50 мкм.
На очищенной поверхности не должно быть пятен масел, воды
и других загрязнений.
167

168.

Очищенные контактные поверхности должны соответствовать
первой степени удаления окислов и обезжиривания по ГОСТ 902274.
Оценка шероховатости контактных поверхностей производится
визуально сравнением с эталоном или другими апробированными
способами оценки шероховатости.
Контроль степени очистки может осуществляться внешним
осмотром поверхности при помощи лупы с увеличением не менее
6-ти
кратного.
Окалина,
ржавчина
и
другие
загрязнения
на
очищенной поверхности при этом не должны быть обнаружены.
Контроль степени обезжиривания осуществляется следующим
образом: на очищенную поверхность наносят 2-3 капли бензина и
выдерживают не менее 15 секунд. К этому участку поверхности
прижимают кусок чистой фильтровальной бумаги и держат до
полного впитывания бензина. На другой кусок фильтровальной
бумаги наносят 2-3 капли бензина. Оба куска выдерживают до
полного испарения бензина. При дневном освещении сравнивают
внешний
вид
обоих
кусков
фильтровальной
бумаги.
Оценку
степени обезжиривания определяют по наличию или отсутствию
масляного пятна на фильтровальной бумаге.
Длительность
перерыва
между
пескоструйной
очисткой
поверхности и ее консервацией не должна превышать 3 часов.
Загрязнения, обнаруженные на очищенных поверхностях, перед
нанесением консервирующей грунтовки ВЖС 83-02-87 должны
быть удалены жидким калиевым стеклом или повторной очисткой.
Результаты проверки качества очистки заносят в журнал.
168

169.

6.4. Приготовление и нанесение протекторной
грунтовки ВЖС 83-02-87. Требования к загрунтованной
поверхности. Методы контроля
Протекторная грунтовка ВЖС 83-02-87 представляет собой
двуупаковочный
лакокрасочный
материал,
состоящий
из
алюмоцинкового сплава в виде пигментной пасты, взятой в
количестве 66,7% по весу, и связующего в виде жидкого калиевого
стекла плотностью 1,25, взятого в количестве 33,3% по весу.
Каждая
партия
документации
на
материалов
должна
соответствие
ТУ.
быть
проверена
Применять
по
материалы,
поступившие без документации завода-изготовителя, запрещается.
Перед смешиванием составляющих протекторную грунтовку
ингредиентов
следует
довести
жидкое
калиевое
стекло
до
необходимой плотности 1,25 добавлением воды.
Для приготовления грунтовки ВЖС 83-02-87 пигментная часть и
связующее тщательно перемешиваются и доводятся до рабочей
вязкости 17-19 сек. при 18-20°С добавлением воды.
Рабочая вязкость грунтовки определяется вискозиметром ВЗ-4
(ГОСТ 9070-59) по методике ГОСТ 17537-72.
Перед
и
во
время
нанесения
следует
перемешивать
приготовленную грунтовку до полного поднятия осадка.
Грунтовка
ВЖС
83-02-87
сохраняет
малярные
свойства
(жизнеспособность) в течение 48 часов.
Грунтовка
помещении.
ВЖС
При
83-02-87
отсутствии
наносится
под
атмосферных
навесом
осадков
грунтовки можно производить на открытых площадках.
169
или
в
нанесение

170.

Температура воздуха при произведении работ по нанесению
грунтовки ВЖС 83-02-87 должна быть не ниже +5°С.
Грунтовка
ВЖС
83-02-87
может
наноситься
методами
пневматического распыления, окраски кистью, окраски терками.
Предпочтение следует отдавать пневматическому распылению.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится за два раза по взаимно
перпендикулярным направлениям с промежуточной сушкой между
слоями не менее 2 часов при температуре +18-20°С.
Наносить грунтовку следует равномерным сплошным слоем,
добиваясь окончательной толщины нанесенного покрытия 90-110
мкм. Время нанесения покрытия при естественной сушке при
температуре воздуха 18-20 С составляет 24 часа с момента
нанесения последнего слоя.
Сушка загрунтованных элементов и деталей во избежание
попадания
атмосферных
осадков
и
других
загрязнений
на
невысохшую поверхность должна проводится под навесом.
Потеки, пузыри, морщины, сорность, не прокрашенные места и
другие дефекты не допускаются. Высохшая грунтовка должна
иметь серый матовый цвет, хорошее сцепление (адгезию) с
металлом и не должна давать отлипа.
Контроль
толщины
покрытия
осуществляется
магнитным
толщиномером ИТП-1.
Адгезия определяется методом решетки в соответствии с ГОСТ
15140-69 на контрольных образцах, окрашенных по принятой
технологии одновременно с элементами и деталями конструкций.
170

171.

Результаты проверки качества защитного покрытия заносятся в
Журнал контроля качества подготовки контактных поверхностей
ФПС.
6.4.1 Основные требования по технике безопасности
при работе
с грунтовкой ВЖС 83-02-87
Для обеспечения условий труда необходимо соблюдать:
"Санитарные правила при окрасочных работах с применением
ручных распылителей" (Министерство здравоохранения СССР, №
991-72)
"Инструкцию
оборудования
по
санитарному
производственных
содержанию
предприятий"
помещений
и
(Министерство
здравоохранения СССР, 1967 г.).
При
пневматическом
увеличения
методе
туманообразования
распыления,
во
и
лакокрасочного
расхода
избежание
материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску
следует производить в респираторе и защитных очках. Во время
окрашивания
в
располагаться
таким
материала
имела
закрытых
помещениях
образом,
направление
чтобы
струя
маляр
должен
лакокрасочного
преимущественно
в
сторону
воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на
открытых площадках маляр должен расположить окрашиваемые
изделия так, чтобы ветер не относил распыляемый материал в его
сторону и в сторону работающих вблизи людей.
171

172.

Воздушная магистраль и окрасочная аппаратура должны быть
оборудованы
редукторами
давления
и
манометрами.
Перед
началом работы маляр должен проверить герметичность шлангов,
исправность
окрасочной
надежность
аппаратуры
присоединения
и
инструмента,
воздушных
а
также
шлангов
к
краскораспределителю и воздушной сети. Краскораспределители,
кисти и терки в конце рабочей смены необходимо тщательно
очищать и промывать от остатков грунтовки.
На каждом бидоне, банке и другой таре с пигментной частью и
связующим должна быть наклейка или бирка с точным названием
и обозначением этих материалов. Тара должна быть исправной с
плотно закрывающейся крышкой.
При приготовлении и нанесении грунтовки ВЖС 83-02-87 нужно
соблюдать
осторожность
и
не
допускать
ее
попадания
на
слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.
Рабочие
и
ИТР,
работающие
на
участке
консервации,
допускаются к работе только после ознакомления с настоящими
рекомендациями, проведения инструктажа и проверки знаний по
технике
безопасности.
На
участке
консервации
и
в
краскозаготовительном помещении не разрешается работать без
спецодежды.
Категорически запрещается прием пищи во время работы. При
попадании составных частей грунтовки или самой грунтовки на
слизистые оболочки глаз или дыхательных путей необходимо
обильно промыть загрязненные места.
172

173.

6.4.2 Транспортировка и хранение элементов и
деталей, законсервированных грунтовкой
ВЖС 83-02-87
Укладывать, хранить и транспортировать законсервированные
элементы и детали нужно так, чтобы исключить возможность
механического повреждения и загрязнения законсервированных
поверхностей.
Собирать можно только те элементы и детали, у которых
защитное покрытие контактных поверхностей полностью высохло.
Высохшее
защитное
должно иметь
покрытие
загрязнений,
контактных
поверхностей
не
масляных пятен и механических
повреждений.
При
наличии
поверхности
загрязнений
должны
и
быть
масляных
обезжирены.
пятен
контактные
Обезжиривание
контактных поверхностей, законсервированных ВЖС 83-02-87,
можно производить водным раствором жидкого калиевого стекла с
последующей
промывкой
водой
и
просушиванием.
Места
механических повреждений после обезжиривания должны быть
подконсервированы.
6.5. Подготовка и нанесение антифрикционного
покрытия на опорные поверхности шайб
Производится очистка только одной опорной поверхности шайб
в дробеструйной камере каленой дробью крупностью не более 0,1
мм. На отдробеструенную поверхность шайб методом плазменного
напыления наносится подложка из интерметаллида ПН851015
173

174.

толщиной . …..м. На подложку из интерметаллида ПН851015
методом
плазменного
напыления
наносится
несущий
слой
оловянистой бронзы БРОФ10-8. На несущий слой оловянистой
бронзы БРОФ10-8 наносится способом лужения припой ПОС-60 до
полного покрытия несущего слоя бронзы.
6.6. Сборка ФПС
Сборка
ФПС
проводится
с
использованием
шайб
с
фрикционным покрытием одной из поверхностей, при постановке
болтов следует располагать шайбы обработанными поверхностями
внутрь ФПС.
Запрещается очищать внешние поверхности внешних деталей
ФПС.
Рекомендуется
использование
неочищенных
внешних
поверхностей внешних деталей ФПС.
Каждый болт должен иметь две шайбы (одну под головкой,
другую под гайкой). Болты и гайки должны быть очищены от
консервирующей смазки, грязи и ржавчины, например, промыты
керосином и высушены.
Резьба болтов должна быть прогнана путем провертывания
гайки от руки на всю длину резьбы. Перед навинчиванием гайки ее
резьба должна быть покрыта легким слоем консистентной смазки.
Рекомендуется следующий порядок сборки:
совмещают отверстия в деталях и фиксируют их взаимное
положение;
устанавливают
гайковертами
на
болты
90%
от
и
осуществляют
проектного
их
усилия.
натяжение
При
сборке
многоболтового ФПС установку болтов рекомендуется начать с
174

175.

болта находящегося в центре тяжести поля установки болтов, и
продолжать установку от центра к границам поля установки
болтов;
после
проверки
плотности
стягивания
ФПС
производят
герметизацию ФПС;
болты
затягиваются
до
нормативных
динамометрическим ключом.
175
усилий
натяжения

176.

176

177.

177

178.

178

179.

179

180.

180

181.

181

182.

182

183.

183

184.

Перечень типовых альбомов переданных заказчиком для разработки
типоавых деталей ,узлов и изделий АФФПС для альбома антивибрационных
фланцевых фрикционно подвижных соединений кранов шаровых
трубопроводов
5.903-13_1 = Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей - Детали
(часть 1) @!.djvu
?
3.015-1,82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст.
конструкции - KM #.djvu
?
7.903.9-2_1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами #!!.djvu
?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Дация^уи
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Дация^уи
3.015-16.94 в.З = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
184

185.

?
3.015-16.94 в.З = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
3.901.2-16 Конструкции напорных трубопроводов водоснабжения и
канализации из чугунных..._Документация^уи
?
3.901.2-16 Конструкции напорных трубопроводов водоснабжения и
канализации из чугунных..._Документация^уи
?
4.903-1 Овып.6=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.6=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
3.015-1.92 вып.З = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубо про воды .djvu
?
3.015-1.92 вып.З = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубо про воды .djvu
?
3.015-1.92 униф отдельно стоие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
185

186.

3.015-1.92 униф отдельно стоие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
7.904.9-2.v2 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
3.016.1-11 вып.0-2 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.0-2 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
5.900-7.v1 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
4.900-9 Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для систем
водоснабжения и..._Документация^уи
?
313.ТС-008.000 = Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей
в изоляции из пенополиуритана диг
186

187.

?
313.ТС-008.000 = Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей
в изоляции из пенополиуритана диг
?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3 в. I = униф двухъярусные эстакады под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докуция^у
?
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
?
187

188.

4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
?
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 1..._Документация^уи
?
5.904-52 вып.О Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.016.1-11 Эстакады железобетонные комбинированные под технологические
трубопроводы и кабели.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
3.900-9 Вып. 0 Крепление трубопроводов коммуникаций.сууи
?
188

189.

4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
?
4.903-10 вып.5 = Опоры трубопроводов неподвижные.сууи
?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
4.402-9_4 = Нефтезаводы - Молниезащита и стат. эл-во тех. аппаратов и
трубопроводов #.djvu
?
7.903.9-3.v1-1 = Конструкция тепловой изоляции трубопроводов надземной и
подземной канальной прокладки во,
?
5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
189

190.

5.908-1 Типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического
пожаротушения _Докумеия^уи
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Документа
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вО = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-1 b.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
190

191.

3.015-1 B.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.II-3 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-1 B.I = униф отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы.djvu
?
7.906.9-2.v1-2 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
4.904-69 = Детали крепления сантех. приборов и трубопроводов #.djvu
?
191

192.

3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
3.900.9-13 Опоры и переходы надземной прокладки трубопроводов для
водоснабжения и канализации..._Докумен5'
?
4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
?
4.903-1 Овып.4=Опоры скользящие (Т14.00) предназначены для крепл. ст.
технолог, трубопроводов разл. назнач. с на
5.900-7.V2 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?
3.001.1-3 = Упоры для наружных напорных трубопроводов водопровода и
канализации.djvu
?
192

193.

3.001.1-3 = Упоры для наружных напорных трубопроводов водопровода и
канализации.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Документация^уи
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._Документация^уи
?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
?
3.900-9_0 = Опорные конст. и креп. ст. трубопроводов вн. сантех. систем Тех. хар-ки #!.djvu
?
3.015.2-15 вып.1 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.1 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
5.900-7.v4 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
5.903-13.вып.8-95=Изделия и детали трубопроводов для тепловых ceTe^djvu
193

194.

5.904-52 вып.2 Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
3.015-1 B.II-2 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1 B.II-2 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.003.1-187 вып.0 = Сборные железобетонные цельноформованные колодцы
для подземных Tpy60np0B0fl0B.djvu
?
3.003.1-187 вып.0 = Сборные железобетонные цельноформованные колодцы
для подземных Tpy60np0B0fl0B.djvu
?
3.015-3 в.11-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-3 в.11-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-2_92 в.Ill = униф одноярусные эстакады под технологические
трубопроводы .djvu
?
194

195.

3.015-2_92 в.Ill = униф одноярусные эстакады под технологические
трубопроводы .djvu
?
3.015-3-92 вып.З = Унифицированные двухъярусные эстакады под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3-92 вып.З = Унифицированные двухъярусные эстакады под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
3.015.1-18.95 вып.О = Опоры компенсаторов технологических
трубопроводов.djvu
?
5.903-13 вып.2 Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей.djvu
?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
195

196.

?
3.903-11 = Тепловая изоляция криволин. и фасон, уч. трубопроводов и узлов
o6opya.djvu
?
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
?
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
4.900-9 вып.1 = Узлы и детали трубопроводов из пластмассовых труб для
систем водоснабжения и канализации^уи
?
7.903.9-3.v0 = Конструкция тепловой изоляции трубопроводов надземной и
подземной канальной прокладки водя
?
3.015-192 Унифицированные отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы. Выпуск.._Документация.с
?
3.015-192 Унифицированные отдельно стоящие опоры под технологические
трубопроводы. Выпуск.._Документация.с
?
3.016.1-11 вып.1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
196

197.

3.016.1-11 вып.1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.015-16.94 в2 = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 в2 = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
5.903-21 вып.1 = Узлы обвязки регулирующих клапанов на трубопроводах
тепло- и холодоснабжения воздухонагре!
?
3.015-1 ;82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст. конст. KM #.djvu
3.015-1 ;82_3 = Униф. отд. стоящ, опоры под тех. трубопроводы - Ст. конст. KM #.djvu
?4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 2..._Докумен2тация^уи
4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных
каналах. Выпуск 2..._Докумен2тация^уи
?
Б5.000-2.1_крепление_трубопроводов^уи
?
197

198.

3.901.2-16_0 = Констр. напор, трубопроводов водосн. и канал, из чугунных
труб - МП #!.djvu
?
3.901.2-16_0 = Констр. напор, трубопроводов водосн. и канал, из чугунных
труб - МП #!.djvu
?
7.904.9-2.v1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
3.015-3.92 вО = = униф двухъярусные эстакады под технологические трубо
про воды .djvu
?
3.015-3.92 вО = = униф двухъярусные эстакады под технологические трубо
про воды .djvu
?
3.015-16.94 вЗ = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
3.015-16.94 вЗ = Эстакады одноярусные под технологические трубо про воды
.djvu
?
5.900-7.v3 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
?
198

199.

4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок..._Докуция.сууи
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок..._Докуция.сууи
?
3.015.2-15 вып.4 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели...._Докуме
?
3.015.2-15 вып.4 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели...._Докуме
?
5.903- 13 вып.1 = Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей Детали (часть 1) @!.djvu
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._ция^уи
?
4.903-14 Типовые детали крепления технологических трубопроводов для
котельных установок...._ция^уи
?
901-09-9.87 А1 = Переходы трубопроводами водопровода и канализации под
железнодорожными путями на стан
?
5.903-13.вып.7-95=Изделия и детали трубопроводов для тепловых ceTe^djvu
199

200.

5.900-7.v0 = Опорные конст. и средства крепления стальн. трубопроводов
внутренних санитарно-технических систем
5.904- 52 вып.З Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
?
7.402-5 Узлы и детали электрохимической защиты подземных трубопроводов
от коррозии. Выпуск l.djvu
?
3.015-7 Стальные опоры для трубопроводов технологических
ycraHOBOK.djvu
?
3.015-7 Стальные опоры для трубопроводов технологических
ycraHOBOK.djvu
?
3.015-1_92 в.0= Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1_92 в.0= Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.008.9-6;86_0 = Подземные безнапорные трубопроводы - МП.djvu
?
200

201.

3.008.9-6;86_0 = Подземные безнапорные трубопроводы - МП.djvu
5.904-52 вып.1 Трубопроводная обвязка воздухонагревателей центральных
кондиционеров.djvu
3.015.2-15 вып.З Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.З Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы^уи
3.016.1-11 вып.2 = Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
3.016.1-11 вып.2 = Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
7.402-5 Узлы и детали электрохимической защиты подземных трубопроводов
от коррозии. Выпуск 2.djvu
?
3.015-3.92 в2-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
?
3.015-3.92 в2-1 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
201

202.

?
5.903-21 вып.0= Узлы обвязки регулирующих клапанов на трубопроводах
тепло- и холодоснабжения воздухонагре!
?
7.906.9-2.V1-1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами.djvu
?
7.903.9-2_1 = Тепловая изоляция трубопроводов с положительными
температурами #!!.djvu
?
3.015-2, в.И-50дноярусные эстакада под техн трубопроводы.djvu
?
3.015-2, в.И-50дноярусные эстакада под техн трубопроводы.djvu
?
3.015.2-15 вып.2 Эстакады металлические комбинированные под
технологические Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015.2-15 вып.2 Эстакады металлические комбинированные под
технологические трубопроводы^уи
?
3.016.1-11 вып.0-1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
202

203.

3.016.1-11 вып.0-1 Эстакады железобетонные комбинированные под
технологические трубопроводы и кабели.djvu
?
4.007-1 Соединительные детали чугунные для асбестоцементных
трубопроводов ^Документация.djvu
?
4.007-1 Соединительные детали чугунные для асбестоцементных
трубопроводов ^Документация.djvu
?
3.015-1_92 в.11-1 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-1_92 в.11-1 = униф отдельно стоящие опоры под технологические
Tpy60np0B0flbi.djvu
?
3.015-3.92 вып.О = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубопроводы .djvu
3.015-3.92 вып.О = Унифицированные отдельно стоящие опоры под
технологические трубопроводы .djvu
?
3.015-3.92 в2-2 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
203

204.

3.015-3.92 в2-2 = униф двухъярусные эстакады под технологические
трубопроводы.djvu
Адреса американских и немецких фирм, организация
занимающихся проектированием, изготовлением монтажом
сальниковых компенсаторов для магистральных
трубопроводов в США , Германии, Китае и др странах
JCM Industries, Inc. P. O. Box 1220 Nash, TX 75569-1220
www.jcmindustries.com
For information, contact: Pacific Flow Control Ltd. P.O. Box 31039
RPO Thunderbird Langley V1M 0A9 Call Toll Free: 1-800-585TAPS (8277) Phone: 604-888-6363 www.pacificflowcontrol.ca
INDUSTRIES S 'IMSERTS St Fabricated Tapping Sleeves Carbon
Steel - Stainless Steel 21919 20th Avenue SE • Suite 100
Bothell, WA 98021 425.951.6200 • 1.800.426.9341 • Fax:
425.951.6201 www.romac.com
CORPORATE HEADQUARTERS 21919 20th Avenue SE Bothell,
WA 98021 [map] Toll Free: 800.426.9341 Local: 425.951.6200
Fax: 425.951.620 Website address: www.romac.com
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
204

205.

Fluid Sealing Association 994 Old Eagle School Road #1019
Wayne, PA 19087-1866 610.971.4850 (USA)
WILLBRANDT KG Schnackenburgallee 180 22525 Hamburg
Germany Phone +49 40 540093-0 Fax +49 40 540093-47
[email protected]
Subsidiary Hanover Reinhold-Schleese-Str.
22 30179 Hannover
Germany Tel +49 511 99046-0 Fax +49 511 99046-30
[email protected]
Subsidiary Berlin Breitenbachstra?e 7
– 9 13509 Berlin
Germany Tel +49 30 435502-25 Fax +49 30 435502-20
[email protected] WILLBRANDT
Gummiteknik A/S
Finlandsgade 29 4690 Haslev Denmark www.willbrandt.dk
www.willbrandt.se
СТП 006 -97
СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ
БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ»
МОСКВА
1998 Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром «Мосты» ОАО « ЦНИИС» (канд. техн. наук А.С.
П латонов, канд. техн. наук И.Б . Ройзм ан, инж . А.В. К ру чинки н, канд. техн. наук М.Л. Лобков, инж .
М .М. Мещеряков)
ВНЕСЕН Научно-техническим центром Корпорации «Трансстрой»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией «Трансстрой» распоряжением от 09 октября 1997 г.
№ МО-233
205

206.

3 СОГЛАСОВАН специализированными фирмами « Мостострой», «Транспроект» Корпорации
«Трансстрой», Главным управлением пути Министерства путей сообщения РФ
4 С введением настоящего стандарта утрачивает силу ВСН 163 -69 «Инструкция по технологии
устройства соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов»
Л. 1 Несущая способность соединений на высокопрочных болтах оценивается испытанием на сдвиг при
сжатии двух срезных одноболтовы х образцов.
Отбор образцов выполняется в соответствии с пунктом 8.12.
Л. 2 Образцы изготовляют из стали, применяемой в конструкции возводимого сооружения (рис. Л.1).
Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии (выполнен согласно изобретениям: №№ 1143895, 1168755, 1174616,
№ 2010136746 E04 C2/00 " СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" опубликовано 20.01.2013 , № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», опубликовано 10.10.16, Бюл. № 28 ,
согласно заявки на изобретение № 20181229421/20 (47400) от 10.08.2018 "Опора сейсмоизолирующая "гармошка", E04 Н 9
/02, заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное
соединение для трубопро-водов" F 16L 23/02 , заявки на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 "Опора
сейсмоизолирующая маят-никовая" E04 H 9/02, заявки на изобретение № 20190028 "Виброизолирующая опора E04 Н 9 /02
для лабораторного испытание на взрывостойкость и взрывопожаростойкость сейсмостойкость фрагментов крепления на
ФФПС).
:1
- основной элемент; 2 - накладка; 3 - высокопрочный болт с шайбами и гайкой (в скобках размеры
при использовании болтов М27 )
Пластины 1 и 2 вырезают газорезкой с припуском 2 - 3 мм по контуру, а затем фрезеруют до проектных
размеров в плане. Отверстия образуются сверлением, заусенцы по кромкам и в отверстиях удаляются.
Пластины должны быть плоскими, не иметь грибовидности или выпуклости.
Л .3 Контактные поверхности пластин 1 и 2 обрабатываются по технологии, принятой в проекте
сооружения.
Используются высокопрочные болты, подготовленные к установке и натяжению в монтажных
соединениях конструкции. Натяжение болта осуществляется динамометрическими ключами,
применяемыми на строительстве при сборке соединений на высокопрочных болтах.
Пластины перед натяжением болта устанавливаются так, чтобы был гарантирован зазор «над болтом» в
отверстии пластины 7 .
После натяжения болта опорные торцы пластин 1 и 2 должны быть параллельны, а торцы
пластин 2 находиться на одном уровне.
Сведения о сборке образцов заносятся в протокол.
206

207.

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.
207

208.

208

209.

209

210.

210

211.

211

212.

212

213.

213

214.

214

215.

215

216.

216

217.

217

218.

218

219.

219

220.

220

221.

221

222.

Материалы лабораторных испытаний фрагментов , узлов . чертежей на сдвиг трубопровода в
программном комплексе SCAD Office, со скощенными торцами, согласно изобретения
№№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных
болтовых соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
растягивающих нагрузках , на сдвиг трубопровода в программном комплексе SCAD
Office, со скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743,
демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для
восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих нагрузках в
трубопроводах и предназначенного для сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов,
серийный выпуск (в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для трубопроводов необходимо
использование сейсмостойких телескопических опор, а для соединения трубопроводов фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг, с использованием
фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз
шпильки медным обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова, ОСТ
36-146-88, ОСТ 108.275.63-80,РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001.050- 73,альбома 1-487-1997.00.00 и
изобрет. №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandantiseismic-friction-damping-device и согласно изобретения «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02,
патент № 165076 RU, Бюл.28, от 10.10.2016, в местах подключения трубопроводов к оборудованию
для очистки промышленного масла, трубопроводы должны быть уложены в виде "змейки" или
"зиг-зага "), хранятся на кафедре теоретическая механика по адресу: ПГУПС 190031, СПб,
Московский пр 9 , кафедра теоретической механики проф дтн А.М.Уздин [email protected]
[email protected] [email protected] [email protected]
[email protected] (921) 962-67-78, (996) 798-26-54, ( 911) 175-84-65
222

223.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
УЗДИН А.М., ЕЛИСЕЕВ О.Н., , НИКИТИН А.А., ПАВЛОВ В.Е., СИМКИН А.Ю.,
КУЗНЕЦОВА И.О.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
223

224.

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
224

225.

225

226.

2. 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.
226

227.

При использовании обычных болтов их натяжение N не превосходит 80-100 кН, а разброс
натяжения N=20-50 кН, что не позволяет прогнозировать несущую способность такого соединения по
трению. При использовании же высокопрочных болтов при том же N натяжение N= 200 - 400 кН, что
Рис.1.1. Принципиальная схема фрикционно-подвижного
соединения
а) встык , б) внахлестку
1- соединяемые листы; 2 – высокопрочные болты;
3- шайба;4 – овальные отверстия; 5 – накладки.
в принципе может позволить задание и регулирование несущей способности соединения. Именно эту
цель преследовали предложения [3,14-17].
Однако проектирование и расчет таких соединений вызвал серьезные трудности. Первые испытания
ФПС показали, что рассматриваемый класс соединений не обеспечивает в общем случае стабильной
работы конструкции. В процессе подвижки возможна заклинка соединения, оплавление контактных
поверхностей соединяемых деталей и т.п. В ряде случаев имели место обрывы головки болта.
Отмеченные
исследования
позволили
выявить
227
способы
обработки
соединяемых
листов,

228.

обеспечивающих стабильную работу ФПС. В частности, установлена недопустимость использования
для ФПС пескоструйной обработки листов пакета, рекомендованы использование обжига листов,
нанесение на них специальных мастик или напыление мягких металлов. Эти исследования показали, что
расчету и проектированию сооружений должны предшествовать детальные исследования самих
соединений. Однако, до настоящего времени в литературе нет еще систематического изложения общей
теории ФПС даже для одноболтового соединения, отсутствует теория работы многоболтовых ФПС.
Сложившаяся ситуация сдерживает внедрение прогрессивных соединений в практику строительства.
В силу изложенного можно заключить, что ФПС весьма перспективны для использования в
сейсмостойком строительстве, однако, для этого необходимо детально изложить, а в отдельных случаях
и развить теорию работы таких соединений, методику инженерного расчета самих ФПС и сооружений с
такими соединениями. Целью, предлагаемого пособия является систематическое изложение теории
работы ФПС и практических методов их расчета. В пособии приводится также и технология монтажа
ФПС.
3.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные
и долговечные машины, оборудование и приборы могут быть созданы только при
удачном решении теоретических и прикладных задач сухого и вязкого трения,
смазки и износа, т.е. задач трибологии и триботехники.
Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение (трибос –
трение, логос – наука). Трибология охватывает экспериментально-теоретические
результаты исследований физических (механических, электрических, магнитных,
тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.
Триботехника – это система знаний о практическом применении трибологии
при проектировании, изготовлении и эксплуатации трибологических систем.
С трением связан износ соприкасающихся тел – разрушение поверхностных
слоев деталей подвижных соединений, в т.ч. при резьбовых соединениях.
Качество соединения определяется внешним трением в витках резьбы и в торце
гайки и головки болта (винта) с соприкасающейся деталью или шайбой. Основная
228

229.

характеристика крепежного резьбового соединения – усилие затяжки болта
(гайки), - зависит от значения и стабильности моментов сил трения сцепления,
возникающих при завинчивании. Момент сил сопротивления затяжке содержит
две составляющих: одна обусловлена молекулярным воздействием в зоне
фактического касания тел, вторая – деформированием тончайших поверхностей
слоев контактирующими микронеровностями взаимодействующих деталей.
Расчет этих составляющих осуществляется по формулам, содержащим ряд
коэффициентов, установленных в результате экспериментальных исследований.
Сведения об этих формулах содержатся в Справочниках «Трение, изнашивание и
смазка» [22](в двух томах) и «Полимеры в узлах трения машин и приборах» [13],
изданных в 1978-1980 г.г. издательством «Машиностроение». Эти Справочники не
потеряли своей актуальности и научной обоснованности и в настоящее время.
Полезный для практического использования материал содержится также в
монографии Геккера Ф.Р. [5].
Сухое трение. Законы сухого трения
1. Основные понятия: сухое и вязкое трение; внешнее и внутреннее трение,
пограничное трение; виды сухого трения.
Трение – физическое явление, возникающее при относительном движении
соприкасающихся
газообразных,
жидких
и
твердых
тел
и
вызывающее
сопротивление движению тел или переходу из состояния покоя в движение
относительно конкретной системы отсчета.
Существует два вида трения: сухое и вязкое.
Сухое трение возникает при соприкосновении твердых тел.
Вязкое трение возникает при движении в жидкой или газообразной среде, а
также при наличии смазки в области механического контакта твердых тел.
При учете трения (сухого или вязкого) различают внешнее трение и
внутренне трение.
229

230.

Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух тел,
находящихся в соприкосновении, при этом сила сопротивления движению
зависит от взаимодействия внешних поверхностей тел и не зависит от состояния
внутренних
частей
каждого
тела.
При
внешнем
трении
переход
части
механической энергии во внутреннюю энергию тел происходит только вдоль
поверхности раздела взаимодействующих тел.
Внутреннее трение возникает при относительном перемещении частиц
одного и того же тела (твердого, жидкого или газообразного). Например,
внутреннее
трение
возникает
при
изгибе
металлической
пластины
или
проволоки, при движении жидкости в трубе (слой жидкости, соприкасающийся со
стенкой трубы, неподвижен, другие слои движутся с разными скоростями и между
ними возникает трение). При внутреннем трении часть механической энергии
переходит во внутреннюю энергию тела.
Внешнее трение в чистом виде возникает только в случае соприкосновения
твердых тел без смазочной прослойки между ними (идеальный случай). Если
толщина смазки 0,1 мм и более, механизм трения не отличается от механизма
внутреннего трения в жидкости. Если толщина смазки менее 0,1 мм, то трение
называют пограничным (или граничным). В этом случае учет трения ведется либо
с позиций сухого трения, либо с точки зрения вязкого трения (это зависит от
требуемой точности результата).
В истории развития понятий о трении первоначально было получено
представление о внешнем трении. Понятие о внутреннем трении введено в науку
в 1867 г. английским физиком, механиком и математиком Уильямом Томсоном
(лордом Кельвиным).1)
1)
*Томсон (1824-1907) в 10-летнем возрасте был принят в университет в Глазго, после обучения в котором
перешел в Кембриджский университет и закончил его в 21 год; в 22 года он стал профессором математики. В
1896 г. Томсон был избран почетным членом Петербургской академии наук, а в 1851 г. (в 27 лет) он стал членом
Лондонского королевского общества и 5 лет был его президентом+.
230

231.

Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (14521519). В 1519 г. он сформулировал закон трения: сила трения, возникающая при
контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе
прижатия
тел),
при
этом
коэффициент
пропорциональности
–
величина
постоянная и равна 0,25:
F 0 ,25 N .
Через 180 лет модель Леонарда да Винчи была переоткрыта французским
механиком и физиком Гийомом Амонтоном2), который ввел в науку понятие
коэффициента трения как французской константы и предложил формулу силы
трения скольжения:
F f N.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной
плоскости) впервые предложил формулу:
f tg
,
где f – коэффициент трения; - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения
Леонарда да Винчи – Амонтона:
F f N,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного
движения тела по наклонной плоскости:
f tg
2)
2S
g t cos 2
2
,
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
231

232.

где t – промежуток времени движения тела по плоскости на участке длиной
S;
g – ускорение свободно падающего тела.
Окончательную формулировку законов сухого трения дал в 1781 г. Шарль
Кулон3)
Эти законы используются до сих пор, хотя и были дополнены результатами
работ ученых XIX и XX веков, которые более полно раскрыли понятия силы
трения покоя (силы сцепления) и силы трения скольжения, а также понятия о
трении качения и трении верчения.
Многие десятилетия XX века ученые пытались модернизировать законы
Кулона,
учитывая
все
новые
и
новые
результаты
физико-химических
исследований явления трения. Из этих исследований наиболее важными
являются исследования природы трения.
Кратко о природе сухого трения можно сказать следующее. Поверхность
любого
твердого
тела
обладает
микронеровностями,
шероховатостью
[шероховатость поверхности оценивается «классом шероховатости» (14 классов)
– характеристикой качества обработки поверхности: среднеарифметическим
отклонением
профиля
микронеровностей
от
средней
линии
и
высотой
неровностей].
Сопротивление сдвигу вершин микронеровностей в зоне контакта тел –
источник трения. К этому добавляются силы молекулярного сцепления между
частицами,
принадлежащими
разным
телам,
вызывающим
прилипание
поверхностей (адгезию) тел.
Работа внешней силы, приложенной к телу, преодолевающей молекулярное
сцепление и деформирующей микронеровности, определяет механическую
энергию тела, которая затрачивается частично на деформацию (или даже
3) Ш.Кулон (1736-1806) – французский инженер, физик и механик, член Французской академии наук
232

233.

разрушение)
микронеровностей,
частично
на
нагревание
трущихся
тел
(превращается в тепловую энергию), частично на звуковые эффекты – скрип,
шум, потрескивание и т.п. (превращается в акустическую энергию).
В последние годы обнаружено влияние трения на электрическое и
электромагнитное поля молекул и атомов соприкасающихся тел.
Для решения большинства задач классической механики, в которых надо
учесть сухое трение, достаточно использовать те законы сухого трения, которые
открыты Кулоном.
В современной формулировке законы сухого трения (законы Кулона) даются
в следующем виде:
В случае изотропного трения сила трения скольжения тела А по поверхности
тела В всегда направлена в сторону, противоположную скорости тела А
относительно тела В, а сила сцепления (трения покоя) направлена в сторону,
противоположную возможной скорости (рис.2.1, а и б).
Примечание. В случае анизотропного трения линия действия силы трения
скольжения не совпадает с линией действия вектора скорости. (Изотропным
называется сухое трение, характеризующееся одинаковым сопротивлением
движению тела по поверхности другого тела в любом направлении, в противном
случае сухое трение считается анизотропным).
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления на опорную
поверхность (или нормальной реакции этой поверхности), при этом коэффициент
трения скольжения принимается постоянным и определяется опытным путем для
каждой пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от
рода материала и его физических свойств, а также от степени обработки
поверхностей соприкасающихся тел:
FСК fСК N
(рис. 2.1 в).
233

234.

Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
X
G
X
G
N
Fсц
а)
в)
б)
Рис.2.1
Сила сцепления (сила трения покоя) пропорциональна силе давления на
опорную поверхность (или нормальной реакции этой поверхности) и не может
быть
больше
максимального
значения,
определяемого
произведением
коэффициента сцепления на силу давления (или на нормальную реакцию
опорной поверхности):
FСЦ fСЦ N .
Коэффициент сцепления (трения покоя), определяемый опытным путем в
момент перехода тела из состояния покоя в движение, всегда больше
коэффициента трения скольжения для одной и той же пары соприкасающихся
тел:
f СЦ f СК .
Отсюда следует, что:
max
FСЦ
FСК ,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения
тела, к которому приложена эта сила, имеет вид (рис.2.2).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения
max до F
за очень короткий промежуток времени изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2).
Этим промежутком времени часто пренебрегают.
234

235.

В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент
трения скольжения зависит от скорости (законы Кулона установлены при
равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком f СК ( v )
(рис.2.3).
v0
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда
сила FСК достигнет своего нормального значения FСК fСК N ,
v КР
-
критическое
значение
скорости,
после
которого
происходит
незначительный рост (на 5-7 %) коэффициента трения скольжения.
Впервые этот эффект установил в 1902 г. немецкий ученый Штрибек (этот
эффект впоследствии был подтвержден исследованиями других ученых).
Российский ученый Б.В.Дерягин, доказывая, что законы Кулона, в основном,
справедливы, на основе адгезионной теории трения предложил новую формулу
для определения силы трения скольжения (модернизировав предложенную
Кулоном формулу):
FСК fСК N S p0 .
[У Кулона: FСК fСК N А , где величина А не раскрыта].
235

236.

В
формуле
Дерягина:
S – истинная площадь соприкосновения тел
(контактная площадь), р0 - удельная (на единицу площади) сила прилипания или
сцепления, которое надо преодолеть для отрыва одной поверхности от другой.
Дерягин также показал, что коэффициент трения скольжения зависит от
нагрузки N (при соизмеримости сил N
и
S p0
) -
fСК ( N ) , причем при
увеличении N он уменьшается (бугорки микронеровностей деформируются и
сглаживаются, поверхности тел становятся менее шероховатыми). Однако, эта
зависимость учитывается только в очень тонких экспериментах при решении
задач особого рода.
Во многих случаях S p0 N , поэтому в задачах классической механики, в
которых следует учесть силу сухого трения, пользуются, в основном, законом
Кулона,
а
значения
коэффициента
трения
скольжения
и
коэффициента
сцепления определяют по таблице из справочников физики (эта таблица
содержит
значения
коэффициентов,
установленных
еще
в
1830-х
годах
французским ученым А.Мореном (для наиболее распространенных материалов) и
дополненных более поздними экспериментальными данными. [Артур Морен
(1795-1880) – французский математик и механик, член Парижской академии наук,
автор курса прикладной механики в 3-х частях (1850 г.)].
В случае анизотропного сухого трения линия действия силы трения
скольжения составляет с прямой, по которой направлена скорость материальной
точки угол:
arctg
Fn
Fτ
,
где Fn и Fτ - проекции силы трения скольжения FCK на главную нормаль и
касательную к траектории материальной точки, при этом модуль вектора
FCK определяется формулой: FCK Fn2 Fτ2 . (Значения Fn и Fτ определяются по
методике Минкина-Доронина).
236

237.

Трение качения
При качении одного тела по другому участки поверхности одного тела
кратковременно соприкасаются с различными участками поверхности другого
тела, в результате такого контакта тел возникает сопротивление качению.
В конце XIX и в первой половине XX века в разных странах мира были
проведены эксперименты по определению сопротивления качению колеса вагона
или локомотива по рельсу, а также сопротивления качению роликов или шариков
в подшипниках.
В результате экспериментального изучения этого явления установлено, что
сопротивление качению (на примере колеса и рельса) является следствием трех
факторов:
1) вдавливание колеса в рельс вызывает деформацию наружного слоя
соприкасающихся тел (деформация требует затрат энергии);
2)
зацепление
бугорков
неровностей
и
молекулярное
сцепление
(являющиеся в то же время причиной возникновения качения колеса по рельсу);
3) трение скольжения при неравномерном движении колеса (при ускоренном
или замедленном движении).
(Чистое качение без скольжения – идеализированная модель движения).
Суммарное влияние всех трех факторов учитывается общим коэффициентом
трения качения.
Изучая трение качения, как это впервые сделал Кулон, гипотезу абсолютно
твердого тела надо отбросить и рассматривать деформацию соприкасающихся
тел в области контактной площадки.
237

238.

Так как равнодействующая N реакций опорной поверхности в точках зоны
контакта смещена в сторону скорости центра колеса, непрерывно набегающего
на впереди лежащее микропрепятствие (распределение реакций в точках
контакта несимметричное – рис.2.4), то возникающая при этом пара сил N и G
( G - сила тяжести) оказывает сопротивление качению (возникновение качения
Vc
C
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4
обязано силе сцепления FСЦ , которая образует вторую составляющую полной
реакции опорной поверхности).
Момент пары сил
N , G
называется моментом сопротивления качению.
Плечо пары сил «к» называется коэффициентом
трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент
Fсопр
Vс
C
сопротивления
качению
определяется формулой:
MC N k ,
где N - реакция поверхности рельса, равная
вертикальной нагрузке на колесо с учетом его
Fсц
N
веса.
238
Рис. 2.5

239.

Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое
можно отразить силой сопротивления Fсопр , приложенной к центру колеса
(рис.2.5), при этом: Fсопр R N k , где R – радиус колеса,
откуда
Fсопр N
k
N h,
R
где h – коэффициент сопротивления, безразмерная величина.
Эту формулу предложил Кулон. Так как множитель h
k
R
во много раз
меньше коэффициента трения скольжения для тех же соприкасающихся тел, то
сила Fсопр на один-два порядка меньше силы трения скольжения. (Это было
известно еще в древности).
Впервые в технике машин это использовал Леонардо да Винчи. Он изобрел
роликовый и шариковый подшипники.
Если на рисунке дается картина сил с обозначением силы Fсопр , то силу N
показывают без смещения в сторону скорости (колесо и рельс рассматриваются
условно как абсолютно твердые тела).
Повышение
угловой
скорости
качения
вызывает
рост
сопротивления
качению. Для колеса железнодорожного экипажа и рельса рост сопротивления
качению заметен после скорости колесной пары 100 км/час и происходит по
параболическому закону. Это объясняется деформациями колес и гистерезисными
потерями, что влияет на коэффициент трения качения.
Трение верчения
Fск
Fск
r
О
Трение верчения возникает при вращении тела,
опирающегося на некоторую поверхность. В этом
случае следует рассматривать зону контакта тел, в
Fск
239
Рис. 2.6.

240.

точках которой возникают силы трения скольжения FСК (если контакт происходит
в одной точке, то трение верчения отсутствует – идеальный случай) (рис.2.6).
А
–
зона
контакта
вращающегося
тела,
ось
вращения
которого
перпендикулярна к плоскости этой зоны. Силы трения скольжения, если их
привести к центру круга (при изотропном трении), приводятся к паре сил
сопротивления верчению, момент которой:
М сопр N f ск r ,
где r – средний радиус точек контакта тел;
f ск
- коэффициент трения скольжения (принятый одинаковым для всех
точек и во всех направлениях);
N – реакция опорной поверхности, равная силе давления на эту поверхность.
Трение верчения наблюдается при вращении оси гироскопа (волчка) или оси
стрелки компаса острием и опорной плоскостью. Момент сопротивления
верчению стремятся уменьшить, используя для острия и опоры агат, рубин, алмаз
и другие хорошо отполированные очень прочные материалы, для которых
коэффициент трения скольжения менее 0,05, при этом радиус круга опорной
площадки достигает долей мм. (В наручных часах, например, М сопр менее
мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
к (мм)
f ск
Сталь по стали……0,15
Шарик из закаленной стали по стали……0,01
Сталь по бронзе…..0,11
Мягкая сталь по мягкой стали……………0,05
Железо по чугуну…0,19
Дерево по стали……………………………0,3-0,4
Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
240
5 10 5

241.

Процессы износа контактных поверхностей при трении
Молекулярное сцепление приводит к образованию связей между трущимися
парами. При сдвиге они разрушаются. Из-за шероховатости поверхностей трения
контактирование пар происходит площадками. На площадках с небольшим
давлением имеет место упругая, а с большим давлением - пластическая
деформация. Фактическая площадь соприкасания пар представляется суммой
малых площадок. Размеры площадок контакта достигают 30-50 мкм. При
повышении нагрузки они растут и объединяются. В процессе разрушения
контактных площадок выделяется тепло, и могут происходить химические
реакции.
Различают три группы износа: механический - в форме абразивного износа,
молекулярно-механический - в форме пластической деформации или хрупкого
разрушения
и
коррозийно-механический
-
в
форме
коррозийного
и
окислительного износа. Активным фактором износа служит газовая среда,
порождающая окислительный износ. Образование окисной пленки предохраняет
пары трения от прямого контакта и схватывания.
Важным фактором является температурный режим пары трения. Теплота
обусловливает физико-химические процессы в слое трения, переводящие
связующие в жидкие фракции, действующие как смазка. Металлокерамические
материалы на железной основе способствуют повышению коэффициента трения
и износостойкости.
Важна быстрая приработка трущихся пар. Это приводит к быстрому
локальному износу и увеличению контурной площади соприкосновения тел. При
медленной приработке локальные температуры приводят к нежелательным
местным изменениям фрикционного материала. Попадание пыли, песка и других
инородных частиц из окружающей среды приводит к абразивному разрушению не
только контактируемого слоя, но и более глубоких слоев. Чрезмерное давление,
241

242.

превышающее порог схватывания, приводит к разрушению окисной пленки,
местным
вырывам
материала
с
последующим,
абразивным
разрушением
поверхности трения.
Под нагруженностью фрикционной пары понимается совокупность условий
эксплуатации:
давление
поверхностей
трения,
скорость
относительного
скольжения пар, длительность одного цикла нагружения, среднечасовое число
нагружений, температура контактного слоя трения.
Главные
требования,
предъявляемые
к
трущимся
парам,
включают
стабильность коэффициента трения, высокую износостойкость пары трения,
малые модуль упругости и твердость материала, низкий коэффициент теплового
расширения, стабильность физико-химического состава и свойств поверхностного
слоя,
хорошая
прирабатываемость
фрикционного
материала,
достаточная
механическая прочность, антикоррозийность, несхватываемость, теплостойкость
и другие фрикционные свойства.
Основные
факторы
нестабильности
трения
-
нарушение
технологии
изготовления фрикционных элементов; отклонения размеров отдельных деталей,
даже в пределах установленных допусков; несовершенство конструктивного
исполнения с большой чувствительностью к изменению коэффициента трения.
Абразивный
износ
фрикционных
пар
подчиняется
следующим
закономерностям. Износ пропорционален пути трения s,
=ks s,
(2.1)
а интенсивность износа— скорости трения
k s v
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу
пути трения пропорциональна удельной нагрузке р,
kp p
s
(2.3)
242

243.

Мера
интенсивности
износа
рv
не
должна
превосходить
нормы,
определенной на практике (pv<С).
Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется
интегральной функцией времени или пути трения
t
s
k p pvdt k p pds .
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален
работе сил трения W
k w W
kp
f
s
W ; W Fds .
(2.5)
0
Здесь сила трения F=f N = f p ; где
f – коэффициент трения, N – сила
нормального давления; - контурная площадь касания пар.
Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар E и
окружающей среды Q
W=Q+ E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sin t за
период колебаний Т == 2л/ определяется силой трения F и амплитудой
колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС
243

244.

3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета
ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС
являются
экспериментальные
нахлесточных
соединений
[13],
исследования
позволяющие
одноболтовых
вскрыть
основные
особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг.
были выполнены экспериментальные исследования деформирования
нахлесточных соединений такого типа. Анализ полученных диаграмм
деформирования позволил выделить для них 3 характерных стадии
работы, показанных на рис. 3.1.
На первой стадии нагрузка Т не превышает несущей способности
соединения
[Т], рассчитанной как для обычного соединения на
фрикционных высокопрочных болтах.
На второй стадии Т > [Т] и происходит преодоление сил трения по
контактным
плоскостям
соединяемых
элементов
сохраняющих
шайбах
При
болтов
неподвижность
высокопрочных
этом
за
в
при
счет
них
болтов.
деформации
растет
сила
натяжения, и как следствие растут
силы трения по всем плоскостям
контактов.
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
На
третьей
1 – упругая работа ФПС;
срыв
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом 244
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных
поверхностей.
стадии
происходит
с места одной из шайб и

245.

дальнейшее взаимное смещение соединяемых элементов. В процессе
подвижки наблюдается интенсивный износ во всех контактных парах,
сопровождающийся падением натяжения болтов и, как следствие,
снижение несущей способности соединения.
В процессе испытаний наблюдались следующие случаи выхода из
строя ФПС:
• значительные взаимные перемещения соединяемых деталей, в
результате которых болт упирается в край овального отверстия и в
конечном итоге срезается;
• отрыв головки болта вследствие малоцикловой усталости;
• значительные пластические деформации болта, приводящие к его
необратимому удлинению и исключению из работы при “обратном
ходе" элементов соединения;
• значительный износ контактных поверхностей, приводящий к
ослаблению болта и падению несущей способности ФПС.
Отмеченные
результаты
экспериментальных
исследований
представляют двоякий интерес для описания работы ФПС. С одной
стороны для расчета усилий и перемещений в элементах сооружений с
ФПС важно задать диаграмму деформирования соединения. С другой
стороны
необходимо
определить
возможность
перехода
ФПС
в
предельное состояние.
Для описания диаграммы деформирования наиболее существенным
представляется
факт
интенсивного
износа
трущихся
элементов
соединения, приводящий к падению сил натяжения болта и несущей
способности соединения. Этот эффект должен определять работу как
стыковых, так и нахлесточных ФПС. Для нахлесточных ФПС важным
245

246.

является
и
дополнительный
рост
сил
натяжения
вследствие
деформации болта.
Для оценки возможности перехода соединения в предельное
состояние необходимы следующие проверки:
а) по предельному износу контактных поверхностей;
б) по прочности болта и соединяемых листов на смятие в случае
исчерпания зазора ФПС u0;
в) по несущей способности конструкции в случае удара в момент
закрытия зазора ФПС;
г) по прочности тела болта на разрыв в момент подвижки.
Если учесть известные результаты [11,20,21,26], показывающие,
что закрытие зазора приводит к недопустимому росту ускорений в
конструкции,
то
проверки
(б)
и
(в)
заменяются
проверкой,
ограничивающей перемещения ФПС и величиной фактического зазора
в соединении u0.
Решение вопроса об износе контактных поверхностей ФПС и
подвижке в соединении должно базироваться на задании диаграммы
деформирования
соединения,
представляющей
зависимость
его
несущей способности Т от подвижки в соединении s. Поэтому получение
зависимости Т(s) является основным для разработки методов расчета
ФПС и сооружений с такими соединениями. Отмеченные особенности
учитываются далее при изложении теории работы ФПС.
3.2. Общее уравнение для определения несущей
способности ФПС
Для построения общего уравнения деформирования ФПС обратимся
к
более
сложному
случаю
246
нахлесточного
соединения,

247.

характеризующегося трехстадийной диаграммой деформирования. В
случае стыкового соединения второй участок на диаграмме Т(s) будет
отсутствовать.
Первая стадия работы ФПС не отличается от работы обычных
фрикционных соединений. На второй и третьей стадиях работы несущая
способность соединения поменяется вследствие изменения натяжения
болта. В свою очередь натяжение болта определяется его деформацией
(на второй стадии деформирования нахлесточных соединений) и
износом трущихся поверхностей листов пакета при их взаимном
смещении.
При
этом
для
теоретического
описания
диаграммы
деформирования воспользуемся классической теорией износа [5, 14,
23], согласно которой скорость износа V пропорциональна силе
нормального давления (натяжения болта) N:
(3.1)
V K N,
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
(3.2)
N N0 a N1 N2
здесь
a
EF
l
N0 -
начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
, где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
N1 k f ( s ) -
увеличение
натяжения
болта
вследствие
его
деформации;
N2 ( s ) - падение натяжения болта вследствие его пластических
деформаций;
s - величина подвижки в соединении, - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1 N 2 0 .
247

248.

Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V
можно представить в виде:
V
d d ds
V ср ,
dt
ds dt
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a k N0 к f ( s ) ( s ) ,
(3.4)
где k K / Vср .
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
s
k N0 a 1 1 e kas k e ka( s z ) k f ( z ) ( z ) dz ,
0
или
s
0
k N0 a 1 e kas k k f ( z ) ( z ) ekazdz N0 a 1 .
(3.5)
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно
упрощается, так как в этом случае N 1 N 2 0 , и обращаются в 0
функции
f(z)
использование
и
( z ) ,
входящие
интеграла.
(3.5)
в
(3.5).
позволяет
С
учетом
получить
сказанного
следующую
формулу для определения величины износа :
1 e kas k N0 a 1
(3.6)
Падение натяжения N при этом составит:
248

249.

N 1 e kas k N0 ,
(3.7)
а несущая способность соединений
определяется по формуле:
T T0 f N T0 f 1 e kas k N 0 a 1
T0 1 1 e kas k a 1 .
(3.8)
Как
Рис.3.2.Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта 24
мм при коэффициенте износа k=5 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм; - l=50 мм;
- l=60 мм; - l=70 мм; - l=40 мм
видно
из
полученной
формулы относительная несущая
способность соединения КТ =Т/Т0
определяется
всего
параметрами
-
двумя
коэффициентом
износа k и жесткостью болта на растяжение а. Эти параметры могут
быть заданы с достаточной точностью и необходимые для этого данные
имеются в справочной литературе.
На рис. 3.2 приведены зависимости КТ(s) для болта диаметром 24 мм
и коэффициента износа
k~5×10-8 H-1 при различных значениях
толщины пакета l, определяющей жесткость болта а. При этом для
наглядности несущая способность соединения Т отнесена к своему
начальному значению T0, т.е. графические зависимости представлены в
безразмерной форме. Как видно из рисунка, с ростом толщины пакета
падает
влияние
несущую
износа
способность
листов
на
соединений.
В
целом падение несущей способности
соединений весьма существенно и при
реальных
2 3см
Рис.3.3. Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта
24 мм при коэффициенте износа k=3 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм;
- l=50 мм; - l=60 мм; - l=70 мм; - l=80 мм
составляет
соединений
249
величинах
подвижки
s
для
стыковых
80-94%.
Весьма

250.

существенно на характер падений несущей способности соединения
сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости
несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×108
H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности соединения превосходит 50%. Такое падение натяжения
должно
приводить
к
существенному
росту
взаимных
смещений
соединяемых деталей и это обстоятельство должно учитываться в
инженерных расчетах. Вместе с тем рассматриваемый эффект будет
приводить к снижению нагрузки, передаваемой соединением. Это
позволяет при использовании ФПС в качестве сейсмоизолирующего
элемента конструкции рассчитывать усилия в ней, моделируя ФПС
демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом
функций f(s) и >(s).Функция f(s) зависит от удлинения болта
вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси
аппроксимацию в виде:
u( x ) s sin
x
2l
(3.9)
,
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки
(рис. 3.3), то длина искривленной оси стержня составит:
1
L
2
1
1
2
1
2
2
du
1 dx
dx
1
s 2 2
1
2
2
cos
8l 2 1
2
x
2l
1 s
2
4l
2
dx 1
cos
2l
1
dx
2 2
1 s cos x dx
8l 2
2l
1
2
2
s 2 2
.
8l
250

251.

Удлинение болта при этом определится по формуле:
l L l
s 2 2
.
8l
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется
коэффициентом
k,
который
может
быть
определен
из
экспериментальных данных, получим следующее представление для
f(s):
2
f(s) s
l
.
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела
болта будет иметь место лишь до момента срыва его головки, т.е. при s
< s0. Для записи этого факта воспользуемся единичной функцией
Хевисайда :
f(s)
s2
( s s0 ).
l
(3.11)
Перейдем теперь к заданию функции (s). При этом необходимо
учесть следующие ее свойства:
3. пластика проявляется лишь при превышении подвижкой s
некоторой величины Sпл, т.е. при Sпл<s<S0.
4. предельное натяжение стержня не превосходит усилия Nт, при
котором напряжения в стержне достигнут предела текучести, т.е.:
lim ( N0 кf ( s ) ( s )) 0 .
(3.12)
s
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:
( s ) N пл ( NТ N пл ) ( 1 e q( s S пл ) ) 1 ( s s0 ) ( s S пл).
(3.13)
Подстановка выражений (3.11, 3.12) в интеграл (3.5) приводит к
следующим зависимостям износа листов пакета от перемещения s:
при s<Sпл
251

252.

s
N0
k
2
2
( 1 e k1as ) s 2
s
1 e k1as
2
a
al
k1a
k1a
,
(3.14)
при Sпл< s<S0
( s ) I ( Sпл ) k1(
( S пл s )
e
e
),
NT
N N пл
1 ek1a( S пл s ) T
k1a
k1 a
(3.15)
k1a( S пл s )
при s<S0
( s ) II ( S0 )
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
Несущая
способность
(3.16)
соединения
определяется
при
этом
выражением:
(3.17)
T T0 fv a .
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от
скорости подвижки v. Ниже мы используем наиболее распространенную
зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в виде:
f
f0
1 kvV
,
(3.18)
где kv — постоянный коэффициент.
Предложенная
зависимость
содержит
9
неопределенных
параметров:
k1, k2, kv, S0, Sпл, q, f0, N0, и k0. Эти параметры должны определяться
из данных эксперимента.
В отличие от стыковых соединений в формуле (3.17) введено два
коэффициента износа - на втором участке диаграммы деформирования
износ определяется трением между листами пакета и характеризуется
коэффициентом износа k1, на третьем участке износ определяется
трением между шайбой болта и наружным листом пакета; для его
описания введен коэффициент износа k2.
252

253.

На
рис.
3.4
приведен
пример
теоретической
диаграммы
деформирования при реальных значениях параметров k1 = 0.00001; k2
=0.000016; kv = 0.15; S0 = 10 мм; Sпл = 4 мм; f0 = 0.3; N0 = 300 кН. Как
видно
из
рисунка,
теоретическая
диаграмма
деформирования
соответствует описанным выше экспериментальным диаграммам.
Рис. 3.4
Теоретическая диаграмма деформирования ФПС
253

254.

26
4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями необходимы
фактические
данные
о
параметрах
исследуемых
соединений.
Экспериментальные
исследования работы ФПС достаточно трудоемки, однако в 1980-85 гг. такие исследования
были начаты в НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были получены записи Т(s)
для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами диаметром 22, 24,
27 и 48 мм. Принятые размеры образцов обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм
являются наиболее распространенными. Однако при этом в соединении необходимо
размещение слишком большого количества болтов, и соединение становится громоздким.
Для уменьшения числа болтов необходимо увеличение их диаметра. Поэтому было
рассмотрено ФПС с болтами наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на
рис. 4.1.
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД.
Высокопрочные болты были изготовлены тензометрическими из стали 40Х "селект" в
соответствии с требованиями [6]. Контактные поверхности пластин были обработаны
протекторной цинкосодержащей грунтовкой ВЖС-41 после дробеструйной очистки. Болты
были предварительно протарированы с помощью электронного пульта АИ-1 и при сборке
254
соединений натягивались по этому же пульту в соответствии с тарировочными
зависимостями ручным ключом на заданное усилие натяжения N0.
4.

255.

АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ФПС
Для анализа работы ФПС и сооружений с такими соединениями
необходимы
фактические
данные
о
параметрах
исследуемых
соединений. Экспериментальные исследования работы ФПС достаточно
трудоемки, однако в 1980-85 гг. такие исследования были начаты в
НИИ мостов А.Ю.Симкиным [3,11]. В частности, были получены записи
Т(s) для нескольких одноболтовых и четырехболтовых соединений.
Для анализа поведения ФПС были испытаны соединения с болтами
диаметром
22,
24,
27
и
48
мм.
Принятые
размеры
образцов
обусловлены тем, что диаметры 22, 24 и 27 мм являются наиболее
распространенными.
Однако при
этом
в
соединении
необходимо
Рис. 4.1 Общий вид образцов ПС с болтами 48 мм
размещение слишком большого количества болтов, и соединение
становится громоздким. Для уменьшения числа болтов необходимо
255

256.

увеличение их диаметра. Поэтому было рассмотрено ФПС с болтами
наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид образцов показан на рис. 4.1.
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки
10ХСНД. Высокопрочные болты были изготовлены тензометрическими
из стали 40Х "селект" в соответствии с требованиями [6]. Контактные
поверхности
пластин
были
обработаны
протекторной
цинкосодержащей грунтовкой ВЖС-41 после дробеструйной очистки.
Болты были предварительно протарированы с помощью электронного
пульта АИ-1 и при сборке соединений натягивались по этому же пульту
в соответствии с тарировочными зависимостями ручным ключом на
заданное усилие натяжения N0.
Испытания проводились на пульсаторах в НИИ мостов и на
универсальном динамическом стенде УДС-100 экспериментальной базы
ЛВВИСКУ. В испытаниях на стенде импульсная нагрузка на ФПС
обеспечивалась путем удара движущейся массы М через резиновую
прокладку в рабочую тележку, связанную с ФПС жесткой тягой. Масса и
скорость тележки, а также жесткость прокладки подбирались таким
образом, чтобы при неподвижной рабочей тележке получился импульс
силы с участком, на котором сила сохраняет постоянное значение,
длительностью около 150 мс. Амплитудное значение импульса силы
подбиралось из условия некоторого превышения несущей способности
ФПС. Каждый образец доводился до реализации полного смещения по
овальному отверстию.
Во
время
испытаний
на
стенде
и
пресс-пульсаторах
контролировались следующие параметры:
• величина динамической продольной силы в пакете ФПС;
• взаимное смещение пластин ФПС;
256

257.

• абсолютные скорости сдвига пластин ФПС;
• ускорение движения пластин ФПС и ударные массы (для
испытаний на стенде).
После
каждого
нагружения
проводился
замер
напряжения
высокопрочного болта.
Из полученных в результате замеров данных наибольший интерес
представляют для нас зависимости продольной силы, передаваемой на
соединение (несущей способности ФПС), от величины подвижки S. Эти
зависимости
могут
быть
получены
теоретически
по
формулам,
приведенным выше в разделе 3. На рисунках 4.2 - 4.3 приведено
графическое
Рис. 4.2, 4.3 Экспериментальные диаграммы деформирования
ФПС для болтов 22 мм и 24 мм.
представление
полученных
диаграмм
деформирования
ФПС.
Из
рисунков видно, что характер зависимостей Т(s) соответствует в целом
принятым
гипотезам
и
результатам
теоретических
построений
предыдущего раздела. В частности, четко проявляются три участка
деформирования
соединения,
соединения:
после
до
проскальзывания
проскальзывания
листов
пакета
элементов
и
после
проскальзывания шайбы относительно наружного листа пакета. Вместе
257

258.

с
тем,
необходимо
отметить
существенный
разброс
полученных
диаграмм. Это связано, по-видимому, с тем, что в проведенных
испытаниях принят наиболее простой приемлемый способ обработки
листов
пакета.
полученные
Несмотря
диаграммы
на
наличие
оказались
существенного
пригодными
для
разброса,
дальнейшей
обработки.
В
результате
предварительной
обработки
экспериментальных
данных построены диаграммы деформирования нахлесточных ФПС. В
соответствии с ранее изложенными теоретическими разработками эти
диаграммы должны описываться уравнениями вида (3.14). В указанные
уравнения входят 9 параметров:
N0— начальное натяжение; f0 — коэффициент трения покоя;
k0
—
коэффициент,
определяющий
влияние
скорости
на
коэффициент трения скольжения;
k1— коэффициент износа по контакту трущихся листов пакета;
k2— коэффициент износа по контакту листа и шайбы;
Sпл — предельное смещение, при котором возникают пластические
деформации в теле болта;
S0— предельное смещение, при котором возникает срыв шайбы
болта относительно листа пакета;
к — коэффициент, характеризующий увеличение натяжения болта
вследствие геометрической нелинейности его работы;
q — коэффициент, характеризующий уменьшение натяжения болта
вследствие его пластической работы.
Обработка экспериментальных данных заключалась в определении
этих 9 параметров. При этом параметры варьировались на сетке их
возможных значений. Для каждой девятки значений параметров по
258

259.

методу наименьших квадратов вычислялась величина невязки между
расчетной и экспериментальной диаграммами деформирования, причем
невязка
суммировалась
по
точкам
цифровки
экспериментальной
диаграммы.
Для поиска искомых значений параметров для болтов диаметром 24
мм последние варьировались в следующих пределах:
k1, k2— от 0.000001 до 0.00001 с шагом 0.000001 Н; kv— от 0 до 1 с
шагом 0.1 с/мм;
S0 — от величины Sпл до 25 с шагом 1 мм; Sпл — от 1 до 10 с шагом 1
мм;
q— от 0.1 до 1 с шагом 0.1 мм~1; f0— от 0.1 до 0.5 с шагом 0.05;
N0— от 30 до 60 с шагом 5 кН; к — от 0.1 до 1 с шагом 0.1;
На
рис. 4.4
и
4.5
привед
ены
характе
рные
Рис.4.4
деформирования
соответствующие
диагра
Рис. 4.5
ФПС,
им
полученные
теоретические
ммы
экспериментально
диаграммы.
и
Сопоставление
расчетных и натурных данных указывают на то, что подбором
параметров ФПС удается добиться хорошего совпадения натурных и
расчетных диаграмм деформирования ФПС. Расхождение диаграмм на
конечном их участке обусловлено резким падением скорости подвижки
259

260.

перед остановкой, не учитываемым в рамках предложенной теории
расчета ФПС. Для болтов диаметром 24 мм было обработано 8
экспериментальных
определения
диаграмм
параметров
деформирования.
соединения
для
каждой
Результаты
из
подвижек
приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Результаты определения параметров ФПС
параметры k1106, k2
k ,
S0, SПЛ
q,
f0 N0, к
1
6
-1
N подвижки кН10 , с/мм мм мм мм
кН
1
кН1
11
32
0.25 11
9 0.0000 0.34 105 260
2
8
15
0,24 8
7 0.0004
0.36 152 90
1
3
12
27
0.44 13.5 11.2 0.0001
0.39 125 230
4
4
7
14
0.42 14.6 12 0.0001
0.29 193 130
2
5
14
35
0.1
8 4.2 0.0006
0.3 370 310
1
6
6
11
0.2 12
9 0.0000 0.3 120 100
7
8
20
0.2 19 16 0.0000
0.3 106 130
2
8
8
15
0.3
9 2.5 0.0002
0.35
154 75
1
8
Приведенные в таблице 4.1 результаты вычислений параметров
соединения
были
статистически
обработаны
и
получены
математические ожидания и среднеквадратичные отклонения для
каждого из параметров. Их значения приведены в таблице 4.2. Как
видно из приведенной таблицы, значения параметров характеризуются
значительным
разбросом.
Этот
факт
затрудняет
применение
одноболтовых ФПС с рассмотренной обработкой поверхности (обжиг
листов
пакета).
Вместе
с
тем,
переход
от
одноболтовых
к
многоболтовым соединениям должен снижать разброс в параметрах
диаграммы деформирования.
Таблица. 4.2.
Результаты статистической обработки значений параметров ФПС
260

261.

Значения параметров
Параметры
математическо среднеквадратичн
соединени
е
ое
6я
1
ожидание
отклонение
k1 10 , КН9.25
2.76
6
1
k2 10 , кН21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
-1
q, мм
0.00019
0.00022
f0
0.329
0.036
Nо,кН
165.6
87.7
165.6
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета
многоболтовых ФПС
Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования
одноболтовых ФПС позволяют перейти к анализу многоболтовых
соединений. Для упрощения задачи примем широко используемое в
исследованиях фрикционных болтовых соединений предположение о
том, что болты в соединении работают независимо. В этом случае
математическое ожидание несущей способности T и дисперсию DT (или
среднеквадратическое отклонение T ) можно записать в виде:
T( s )
T ( s , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )... pk ( k )d 1d 2 ...d k
261
(5.1)

262.

DT
(T T )
2
p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
... T 2 p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
(5.2)
T
2
T DT
(5.3)
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T
от подвижки s и параметров соединения i; в нашем случае в качестве
параметров выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
соединения S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по
имеющимся данным нам известны лишь среднее значение i
и их
стандарт (дисперсия).
Для дальнейших исследований приняты два возможных закона
распределения параметров ФПС: равномерное в некотором возможном
диапазоне изменения параметров min i max и нормальное. Если
учесть,
что
в
предыдущих
математических ожиданий
исследованиях
i и стандарта
i ,
получены
то соответствующие
функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при 3 3
2 i 3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
2
i ai
e
2 i 2
(5.5)
.
262
величины

263.

Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и (s) при
двух законах распределения сопоставляются между собой, а также с
данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых
многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
сначала
рассматривается более простое соединение встык. Такое соединение
характеризуется
всего
двумя
параметрами
-
начальной
несущей
способностью Т0 и коэффициентом износа k. При этом несущая
способность одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
(5.6)
В случае равномерного распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов составит:
k T 3
dk
dT
kas
T
e
2
3
2
3
k
T
3
k T 3
T0 T 3
T n
T0 T
nT0 e kas
sh( sa k 3 )
sa k
(5.7)
.
При нормальном законе распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов определится следующим
образом:
T n
Te
kas
1
T 2
e
( T T ) 2
2 T 2
1
k 2
( k k )2
e
2 k 2
dkdT
( k k )2
( T T ) 2
2
2
1
1
2 k
2 T
kas
n
Te
dT
e
e
dk
.
2
2
T
k
263

264.

Если
учесть,
что
математическим
для
любой
ожиданием
случайной
функцией
x
величины
распределения
x
с
р(х}
выполняется соотношение:
x
x p( x ) dx ,
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей
способности
соединения
Т
равна
математическому
ожиданию
начальной несущей способности Т0. При этом:
T nT0
kas
1
k 2
( k k )2
2 k 2
e
dk .
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный
квадрат, получим:
T nT0
nT0
1
k 2
1
k 2
k k as k2 2 as k as k2
2
dk
2
as 2
k k as k2
k
as k
2
2 k2
e
e
dk .
Подынтегральный
множителя
2 k2
e
1
k 2
член
в
полученном
выражении
с
учетом
представляет не что иное, как функцию плотности
нормального распределения с математическим ожиданием k as k2 и
среднеквадратичным отклонением k . По этой причине интеграл в
полученном выражении тождественно равен 1
и выражение для
несущей способности соединения принимает окончательный вид:
T nT0 e
ask
a 2 s 2 k2
2
.
(5.8)
264

265.

Соответствующие принятым законам распределения дисперсии
составляют:
для равномерного закона распределения
2
2
D nT0 e 2 ask 1 T F ( 2 x ) F ( x )2 ,
2
T0
где F ( x )
(5.9)
shx
; x sa k 3
x
для нормального закона распределения
2
2
2 1
D n T0 T2 1 ( A1 ) e A1 T0 e A 1 ( A ) ,
2
(5.10)
где A1 2 as( k2 as k ).
Представляет
интерес
сопоставить
полученные
зависимости
с
аналогичными зависимостями, выведенными выше для одноболтовых
соединений.
Рассмотрим,
прежде
всего,
характер
изменения
несущей
способности ФПС по мере увеличения подвижки s и коэффициента
износа
k
для
случая
использования
равномерного
закона
распределения в соответствии с формулой (5.4). Для этого введем по
аналогии с (5.4) безразмерные характеристики изменения несущей
способности:
относительное падение несущей способности
sh( x )
kas
T
x
1
e
nT0
коэффициент
(5.11)
.
перехода
от
одноболтового
к
многоболтовому
соединению
1
T
nT0 e kas
sh( x )
.
x
(5.12)
265

266.

Наконец
для
относительной
величины
среднеквадратичного
отклонения с с использованием формулы (5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas
2
1
T2 sh2 x shx
1
.
2 2 x
n
x
T
0
(5.13)
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального
распределения:
2
1 A
e 1 ( A ) ,
2
(5.14)
2 2
2
2
k s
1 2 kas
e
2
T2
1
1
2
n
T0
1 ( A ) ,
(5.15)
2
1 ( A ) e A1 1 e A 1 ( A ) ,
1
2
(5.16)
где
k2 s 2
A
2 s ka ,
2
( A )
A1 2 As ( k2 sa k ) ,
2
A
2
z
e dz .
0
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости i и i от величины
подвижки s. Кривые построены при тех же значениях переменных, что
использовались нами ранее при построении зависимости T/T0 для
одноболтового
соединения.
i ( k , s ) аналогичны
Как
зависимостям,
видно
из
рисунков,
полученным
для
зависимости
одноболтовых
соединений, но характеризуются большей плавностью, что должно
благоприятно сказываться на работе соединения и конструкции в
целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода
i ( k , a , s ) . По
своему смыслу математическое ожидание несущей способности многоболтового соединения T получается из
несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на , т.е.:
266

267.

T T1
(5.17)
Согласно (5.12) lim x 1 . В частности,
1 при неограниченном увеличении математического
ожидания коэффициента износа k или смещения s. Более того, при выполнении условия
k k 3
(5.18)
будет иметь место неограниченный рост несущей способности ФПС с увеличением подвижки s, что
противоречит смыслу задачи.
Полученный результат ограничивает возможность применения равномерного распределения условием
(5.18).
Что касается нормального распределения, то возможность его применения определяется пределом:
lim 2
s
1
lim e ( kas A ) 1 ( A ) .
2 s
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:
x2
1 2 1
lim 1 x lim
e
.
x
x
x
2
267

268.

1=
а)
2=Т/nT0
S, мм
Подвижка S, мм
Рис.5.1. Графики зависимости расчетного снижения несущей способности ФПС от величины подвижки в
соединении при различной толщине пакета листов l
268

269.

а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼- l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм;
269

270.

1
а)
S, мм
Коэффициент перехода 2
б)
Подвижка S, мм
270

271.

Рис.5.2. Графики зависимости коэффициента перехода от одноболтового к многоболтовому ФПС от
величины подвижки в соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм
С учетом сказанного получим:
1
1
lim 2 lim e kas A
e
s
s 2
2
A2
2
1
0.
A
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых
соотношениях k и k.
Результаты обработки экспериментальных исследований, выполненные ранее, показывают, что разброс
значений несущей способности ФПС для случая обработки поверхностей соединяемых листов путем нанесения
грунтовки ВЖС достаточно велик и достигает 50%. Однако даже в этом случае применение ФПС вполне
приемлемо, если перейти от одноболтовых к многоболтовым соединениям. Как следует из полученных формул
(5.13, 5.16), для среднеквадратичного отклонения 1 последнее убывает пропорционально корню из числа
болтов. На рисунке 5.3 приведена зависимость относительной величины среднеквадратичного отклонения 1 от
безразмерного параметра х для безразмерной подвижки 2-х, 4-х, 9-ти и 16-ти болтового соединений. Значения T
и T0 приняты в соответствии с данными выполненных экспериментальных исследований. Как видно из графика,
уже для 9-ти болтового соединения разброс значений несущей способности Т не превосходит 25%, что следует
считать вполне приемлемым.
271

272.

Рис.5.3. Зависимость относительного разброса несущей
способности ФПС от величины подвижки при различном
числе болтов n
5.3. Построение уравнений деформирования
нахлесточных многоболтовых соединений
Распространение использованного выше подхода на расчет нахлесточных соединений достаточно
громоздко из-за большого количества случайных параметров, определяющих работу соединения. Однако с
практической точки зрения представляется важным учесть лишь максимальную силу трения Тmax, смещение при
срыве соединения S0 и коэффициент износа k. При этом диаграмма деформирования соединения между точками
(0,Т0) и (S0, Tmax) аппроксимируется линейной зависимостью. Для учета излома графика T(S) в точке S0 введена
функция :
1 при 0 S S 0
0 при S S 0
S , S 0
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k , S0 ) 1 ( S , S0 ) ,
272
(5.21)

273.

где T1( S ) T0 ( Tmax T0 )
S
,
S0
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется
следующим интегралом:
T n
T
( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax n I 1 I 2
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления для Т1
согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в виде суммы трех интегралов:
s
T0 ( Tmax T0 ) s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tmax )
S0
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTmax I 1,1 I 1,2 I 1,3
I1
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0 s , S0 p( S0 )dS0 Tmax p( Tmax )dTmax
T0
S0
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
xp( x )dx x ,
p( x )dx 1
и
то получим
I 1,1 T ( s , S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
273
(5.23)

274.

I1,2
Tmax
S0 T0 Tmax
T max
( s , S0 )
S0
S0
I1,3
T0
S0 T0 Tmax
T0
( s , S0 )
S0
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
Если ввести функции
1 ( s ) ( s , S 0 ) p( S 0 ) dS0
(5.24)
и
1( s )
( s , S0 )
S0
p( S 0 ) dS0 ,
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I 1 T 1( s ) ( T max T 0 )s 2 ( s ).
(5.26)
Если учесть, что на первом участке s < S0, то с учетом (5.20) формулы (5.24) и (5.25) упростятся и примут вид:
1( s ) p( S0 )dS0
(5.27)
s
2( s )
s
p( S0 )
dS0 .
S0
(5.28)
Для нормального распределения p(S0) функция
функция записывается в виде:
274
1 1 erf ( s ) ,
а

275.

( S0 S 0 )2
2
s
e
2 s2
(5.29)
dS0 .
S0
Для равномерного распределения функции 1 и 2 могут быть
представлены аналитически:
1 при s S 0 s 3
1 S0 s 3 s при S 0 s 3 s S 0 s 3
0 при s S 0 s 3 .
(5.30)
S0 s 3
1
ln
при s S 0 s 3
2
3
S
3
0
s
s
S0 s 3
1
2
ln
при S 0 s 3 s S 0 s 3
s
2 s 3
0 при s S 0 s 3
(5.31)
Аналитическое представление для интеграла (5.23) весьма сложно.
Для
большинства
видов
распределений
его
целесообразно
табулировать; для равномерного распределения интегралы I1 и I2
представляются в замкнутой форме:
S0 s 3
S
ln
при S S 0 s 3
T 0 ( T max T 0 )
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
S0 s 3
1
( T max T 0 )S ln
I1
T 0 S 0 s 3 S ln
s
s
2
3
s
при S 0 s 3 S S 0 s 3
0 при S S 0 3
s
(5.32)
0 при S S 0 s 3
I2 T m
F( S ) F( s 3 )
2 s 3
(5.33)
при
S S0 s 3,
причем F ( x ) Ei ax( k k 3 ) Ei ax( k k 3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei интегральная показательная функция.
275

276.

Полученные
экспериментальных
формулы
подтверждены
исследований
многоболтовых
результатами
соединений
и
рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких
конструкций с ФПС.
276

277.

42
6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И СООРУЖЕНИЙ С
ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология изготовления ФПС включает выбор материала элементов соединения,
подготовку контактных поверхностей, транспортировку и хранение деталей, сборку
соединений. Эти вопросы освещены ниже.
6.1. Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий
контактных поверхностей стальных деталей ФПС
и опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77, гайки по ГОСТ
22354-74, шайбы по ГОСТ 22355-75 с обработкой опорной поверхности по указаниям
раздела 6.4 настоящего пособия. Основные размеры в мм болтов, гаек и шайб и расчетные
площади поперечных сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номиналь
Расчетная
Высота
Высота
ный
площадь
головки
гайки
12
15
диаметр по сечения
телу по резьбе
по
болта
16
201
157
Размер
Диаметр
Размеры шайб
Толщина
Диаметр
под ключ опис.окр.
внутр.
нар.
гайки
27
29,9
4
18
37
18
255
192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314
245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380
303
15
19
36
39,6
6
24
50
24
453
352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573
459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707
560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018
816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386
1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810
1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75 назначается в
соответствии с данными табл.6.2.
277
6.

278.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФПС И
СООРУЖЕНИЙ С ТАКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Технология
элементов
изготовления
соединения,
ФПС
включает
подготовку
выбор
контактных
материала
поверхностей,
транспортировку и хранение деталей, сборку соединений. Эти вопросы
освещены ниже.
6.1.
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий
контактных поверхностей стальных деталей ФПС и
опорных поверхностей шайб
Для ФПС следует применять высокопрочные болты по ГОСТ 553-77,
гайки по ГОСТ 22354-74, шайбы по ГОСТ 22355-75 с обработкой опорной
поверхности по указаниям раздела 6.4 настоящего пособия. Основные
размеры в мм болтов, гаек и шайб и расчетные площади поперечных
сечений в мм2 приведены в табл.6.1.
Таблица 6.1.
Номина Расчетная
льный
диаметр
болта
Высота Высот Разме Диамет
площадь головк
сечения
и
а
р под
р
Размеры шайб
Диаметр
внут нар.
на
Толщи
гайки ключ опис.ок
по
р.
р. гайки
по телу по
16
201 резьбе
157
12
15
27
29,9
4
18
37
18
255 192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314 245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380 303
15
19
36
39,6
6
24
50
278

279.

24
453 352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573 459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707 560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018 816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386 1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810 1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75
назначается в соответствии с данными табл.6.2.
Таблица 6.2.
Номинальна Длина резьбы 10 при номинальном диаметре
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
я
длина резьбы d
40
*
45
38 *
стержня
50
38 42 *
55
38 42 46 *
60
38 42 46 50 *
65
38 42 46 50 54
70
38 42 46 50 54 60
75
38 42 46 50 54 60 66
80
38 42 46 50 54 60 66
85
38 42 46 50 54 60 66
90
38 42 46 50 54 60 66 78
95
38 42 46 50 54 60 66 78
100
38 42 46 50 54 60 66 78
105
38 42 46 50 54 60 66 78 90
110
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
115
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
120
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
125
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
130
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
140
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
150
38 42 46 50 54 60 66 78 90 102
160,
170,
190,
200, 44 48 52 56 60 66 72 84 96 108
180
240,260,280,
220
Примечание:
знаком * отмечены болты с резьбой по всей длине стержня.
300
279

280.

Для консервации контактных поверхностей стальных деталей
следует применять фрикционный грунт ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для
нанесения на опорные поверхности шайб методом плазменного
напыления антифрикционного покрытия следует применять в
качестве материала подложки интерметаллид ПН851015 по ТУ-141-3282-81, для несущей структуры - оловянистую бронзу БРОФ10-8
по ГОСТ, для рабочего тела - припой ПОС-60 по ГОСТ.
Примечание:
Приведенные
данные
действительны
при
сроке
хранения несобранных конструкций до 1 года.
6.2. Конструктивные требования к соединениям
В
конструкциях
соединений
должна
быть
обеспечена
возможность свободной постановки болтов, закручивания гаек и
плотного стягивания пакета болтами во всех местах их постановки
с применением динамометрических ключей и гайковертов.
Номинальные диаметры круглых и ширина овальных отверстий
в элементах для пропуска высокопрочных болтов принимаются по
табл.6.3.
Таблица 6.3.
Группа
Номинальный диаметр болта в мм.
16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
соединений
Определяющи 17 19 21 23 25 28 32 37 44 50
х геометрию
Не
20
23
25
28
30
33
36
40
45
52
определяющи
Длины овальных
х геометрию
отверстий
в
элементах
для
пропуска
высокопрочных болтов назначают по результатам вычисления
максимальных абсолютных смещений соединяемых деталей для
каждого ФПС по результатам предварительных расчетов при
280

281.

обеспечении
несоприкосновения
болтов
о
края
овальных
отверстий, и назначают на 5 мм больше для каждого возможного
направления смещения.
ФПС следует проектировать возможно более компактными.
Овальные отверстия одной детали пакета ФПС могут быть не
сонаправлены.
Размещение болтов в овальных отверстиях при сборке ФПС
устанавливают с учетом назначения ФПС и направления смещений
соединяемых элементов.
При необходимости в пределах одного овального отверстия
может быть размещено более одного болта.
Все
контактные
поверхности
деталей
ФПС,
являющиеся
внутренними для ФПС, должны быть обработаны грунтовкой ВЖС
83-02-87 после дробеструйной (пескоструйной) очистки.
Не допускается осуществлять подготовку тех поверхностей
деталей ФПС, которые являются внешними поверхностями ФПС.
Диаметр болтов ФПС следует принимать не менее 0,4 от
толщины соединяемых пакета соединяемых деталей.
Во всех случаях несущая способность основных элементов
конструкции, включающей ФПС, должна быть не менее чем на
25%
больше
несущей
способности
ФПС
на
фрикционно-
неподвижной стадии работы ФПС.
Минимально
допустимое
расстояние
от
отверстия до края детали должно составлять:
- вдоль направления смещения >= 50 мм.
- поперек направления смещения >= 100 мм.
281
края
овального

282.

В
соединениях
поверхностями
прокатных
полок
или
профилей
при
с
непараллельными
наличии
непараллельности
наружных плоскостей ФПС должны применяться клиновидные
шайбы, предотвращающие перекос гаек и деформацию резьбы.
Конструкции ФПС и конструкции, обеспечивающие соединение
ФПС с основными элементами сооружения, должны допускать
возможность
ведения
последовательного
не
нарушающего
связности сооружения ремонта ФПС.
6.3. Подготовка контактных поверхностей элементов и
методы контроля.
Рабочие контактные поверхности элементов и деталей ФПС
должны быть подготовлены посредством либо пескоструйной
очистки
в
соответствии
с
указаниями
ВСН
163-76,
либо
дробеструйной очистки в соответствии с указаниями.
Перед обработкой с контактных поверхностей должны быть
удалены заусенцы, а также другие дефекты, препятствующие
плотному прилеганию элементов и деталей ФПС.
Очистка должна производиться в очистных камерах или под
навесом, или на открытой площадке при отсутствии атмосферных
осадков.
Шероховатость
поверхности
очищенного
металла
должна
находиться в пределах 25-50 мкм.
На очищенной поверхности не должно быть пятен масел, воды
и других загрязнений.
282

283.

Очищенные контактные поверхности должны соответствовать
первой степени удаления окислов и обезжиривания по ГОСТ 902274.
Оценка шероховатости контактных поверхностей производится
визуально сравнением с эталоном или другими апробированными
способами оценки шероховатости.
Контроль степени очистки может осуществляться внешним
осмотром поверхности при помощи лупы с увеличением не менее
6-ти
кратного.
Окалина,
ржавчина
и
другие
загрязнения
на
очищенной поверхности при этом не должны быть обнаружены.
Контроль степени обезжиривания осуществляется следующим
образом: на очищенную поверхность наносят 2-3 капли бензина и
выдерживают не менее 15 секунд. К этому участку поверхности
прижимают кусок чистой фильтровальной бумаги и держат до
полного впитывания бензина. На другой кусок фильтровальной
бумаги наносят 2-3 капли бензина. Оба куска выдерживают до
полного испарения бензина. При дневном освещении сравнивают
внешний
вид
обоих
кусков
фильтровальной
бумаги.
Оценку
степени обезжиривания определяют по наличию или отсутствию
масляного пятна на фильтровальной бумаге.
Длительность
перерыва
между
пескоструйной
очисткой
поверхности и ее консервацией не должна превышать 3 часов.
Загрязнения, обнаруженные на очищенных поверхностях, перед
нанесением консервирующей грунтовки ВЖС 83-02-87 должны
быть удалены жидким калиевым стеклом или повторной очисткой.
Результаты проверки качества очистки заносят в журнал.
283

284.

6.4. Приготовление и нанесение протекторной
грунтовки ВЖС 83-02-87. Требования к загрунтованной
поверхности. Методы контроля
Протекторная грунтовка ВЖС 83-02-87 представляет собой
двуупаковочный
лакокрасочный
материал,
состоящий
из
алюмоцинкового сплава в виде пигментной пасты, взятой в
количестве 66,7% по весу, и связующего в виде жидкого калиевого
стекла плотностью 1,25, взятого в количестве 33,3% по весу.
Каждая
партия
документации
на
материалов
должна
соответствие
ТУ.
быть
проверена
Применять
по
материалы,
поступившие без документации завода-изготовителя, запрещается.
Перед смешиванием составляющих протекторную грунтовку
ингредиентов
следует
довести
жидкое
калиевое
стекло
до
необходимой плотности 1,25 добавлением воды.
Для приготовления грунтовки ВЖС 83-02-87 пигментная часть и
связующее тщательно перемешиваются и доводятся до рабочей
вязкости 17-19 сек. при 18-20°С добавлением воды.
Рабочая вязкость грунтовки определяется вискозиметром ВЗ-4
(ГОСТ 9070-59) по методике ГОСТ 17537-72.
Перед
и
во
время
нанесения
следует
перемешивать
приготовленную грунтовку до полного поднятия осадка.
Грунтовка
ВЖС
83-02-87
сохраняет
малярные
свойства
(жизнеспособность) в течение 48 часов.
Грунтовка
помещении.
ВЖС
При
83-02-87
отсутствии
наносится
под
атмосферных
навесом
осадков
грунтовки можно производить на открытых площадках.
284
или
в
нанесение

285.

Температура воздуха при произведении работ по нанесению
грунтовки ВЖС 83-02-87 должна быть не ниже +5°С.
Грунтовка
ВЖС
83-02-87
может
наноситься
методами
пневматического распыления, окраски кистью, окраски терками.
Предпочтение следует отдавать пневматическому распылению.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится за два раза по взаимно
перпендикулярным направлениям с промежуточной сушкой между
слоями не менее 2 часов при температуре +18-20°С.
Наносить грунтовку следует равномерным сплошным слоем,
добиваясь окончательной толщины нанесенного покрытия 90-110
мкм. Время нанесения покрытия при естественной сушке при
температуре воздуха 18-20 С составляет 24 часа с момента
нанесения последнего слоя.
Сушка загрунтованных элементов и деталей во избежание
попадания
атмосферных
осадков
и
других
загрязнений
на
невысохшую поверхность должна проводится под навесом.
Потеки, пузыри, морщины, сорность, не прокрашенные места и
другие дефекты не допускаются. Высохшая грунтовка должна
иметь серый матовый цвет, хорошее сцепление (адгезию) с
металлом и не должна давать отлипа.
Контроль
толщины
покрытия
осуществляется
магнитным
толщиномером ИТП-1.
Адгезия определяется методом решетки в соответствии с ГОСТ
15140-69 на контрольных образцах, окрашенных по принятой
технологии одновременно с элементами и деталями конструкций.
285

286.

Результаты проверки качества защитного покрытия заносятся в
Журнал контроля качества подготовки контактных поверхностей
ФПС.
6.4.1 Основные требования по технике безопасности
при работе
с грунтовкой ВЖС 83-02-87
Для обеспечения условий труда необходимо соблюдать:
"Санитарные правила при окрасочных работах с применением
ручных распылителей" (Министерство здравоохранения СССР, №
991-72)
"Инструкцию
оборудования
по
санитарному
производственных
содержанию
предприятий"
помещений
и
(Министерство
здравоохранения СССР, 1967 г.).
При
пневматическом
увеличения
методе
туманообразования
распыления,
во
и
лакокрасочного
расхода
избежание
материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску
следует производить в респираторе и защитных очках. Во время
окрашивания
в
располагаться
таким
материала
имела
закрытых
помещениях
образом,
направление
чтобы
струя
маляр
должен
лакокрасочного
преимущественно
в
сторону
воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на
открытых площадках маляр должен расположить окрашиваемые
изделия так, чтобы ветер не относил распыляемый материал в его
сторону и в сторону работающих вблизи людей.
286

287.

Воздушная магистраль и окрасочная аппаратура должны быть
оборудованы
редукторами
давления
и
манометрами.
Перед
началом работы маляр должен проверить герметичность шлангов,
исправность
окрасочной
надежность
аппаратуры
присоединения
и
инструмента,
воздушных
а
также
шлангов
к
краскораспределителю и воздушной сети. Краскораспределители,
кисти и терки в конце рабочей смены необходимо тщательно
очищать и промывать от остатков грунтовки.
На каждом бидоне, банке и другой таре с пигментной частью и
связующим должна быть наклейка или бирка с точным названием
и обозначением этих материалов. Тара должна быть исправной с
плотно закрывающейся крышкой.
При приготовлении и нанесении грунтовки ВЖС 83-02-87 нужно
соблюдать
осторожность
и
не
допускать
ее
попадания
на
слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.
Рабочие
и
ИТР,
работающие
на
участке
консервации,
допускаются к работе только после ознакомления с настоящими
рекомендациями, проведения инструктажа и проверки знаний по
технике
безопасности.
На
участке
консервации
и
в
краскозаготовительном помещении не разрешается работать без
спецодежды.
Категорически запрещается прием пищи во время работы. При
попадании составных частей грунтовки или самой грунтовки на
слизистые оболочки глаз или дыхательных путей необходимо
обильно промыть загрязненные места.
287

288.

6.4.2 Транспортировка и хранение элементов и
деталей, законсервированных грунтовкой
ВЖС 83-02-87
Укладывать, хранить и транспортировать законсервированные
элементы и детали нужно так, чтобы исключить возможность
механического повреждения и загрязнения законсервированных
поверхностей.
Собирать можно только те элементы и детали, у которых
защитное покрытие контактных поверхностей полностью высохло.
Высохшее
защитное
должно иметь
покрытие
загрязнений,
контактных
поверхностей
не
масляных пятен и механических
повреждений.
При
наличии
поверхности
загрязнений
должны
и
быть
масляных
обезжирены.
пятен
контактные
Обезжиривание
контактных поверхностей, законсервированных ВЖС 83-02-87,
можно производить водным раствором жидкого калиевого стекла с
последующей
промывкой
водой
и
просушиванием.
Места
механических повреждений после обезжиривания должны быть
подконсервированы.
6.5. Подготовка и нанесение антифрикционного
покрытия на опорные поверхности шайб
Производится очистка только одной опорной поверхности шайб
в дробеструйной камере каленой дробью крупностью не более 0,1
мм. На отдробеструенную поверхность шайб методом плазменного
напыления наносится подложка из интерметаллида ПН851015
288

289.

толщиной . …..м. На подложку из интерметаллида ПН851015
методом
плазменного
напыления
наносится
несущий
слой
оловянистой бронзы БРОФ10-8. На несущий слой оловянистой
бронзы БРОФ10-8 наносится способом лужения припой ПОС-60 до
полного покрытия несущего слоя бронзы.
6.6. Сборка ФПС
Сборка
ФПС
проводится
с
использованием
шайб
с
фрикционным покрытием одной из поверхностей, при постановке
болтов следует располагать шайбы обработанными поверхностями
внутрь ФПС.
Запрещается очищать внешние поверхности внешних деталей
ФПС.
Рекомендуется
использование
неочищенных
внешних
поверхностей внешних деталей ФПС.
Каждый болт должен иметь две шайбы (одну под головкой,
другую под гайкой). Болты и гайки должны быть очищены от
консервирующей смазки, грязи и ржавчины, например, промыты
керосином и высушены.
Резьба болтов должна быть прогнана путем провертывания
гайки от руки на всю длину резьбы. Перед навинчиванием гайки ее
резьба должна быть покрыта легким слоем консистентной смазки.
Рекомендуется следующий порядок сборки:
совмещают отверстия в деталях и фиксируют их взаимное
положение;
устанавливают
гайковертами
на
болты
90%
от
и
осуществляют
проектного
их
усилия.
натяжение
При
сборке
многоболтового ФПС установку болтов рекомендуется начать с
289

290.

болта находящегося в центре тяжести поля установки болтов, и
продолжать установку от центра к границам поля установки
болтов;
после
проверки
плотности
стягивания
ФПС
производят
герметизацию ФПС;
болты
затягиваются
до
нормативных
динамометрическим ключом.
290
усилий
натяжения

291.

291

292.

292

293.

293

294.

294

295.

295

296.

296

297.

297

298.

298

299.

299

300.

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
300

301.

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
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
301

302.

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
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. ,
302

303.

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"
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.
303

304.

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).
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.
304

305.

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
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 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
305

306.

306

307.

307

308.

Более подробно об использовании для трубопроводов фрикционнодемпфирующий косых компенсаторов на фрикционно-подвижных
соединениях , сери ФПС-2021- Сейсмофонд, для трубопроводов по
изобретению 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» , № 154506 «Панель
противовзрывная» для газо -нефтяных магистральных трубопроводов,
Японо-Американской фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER
(RBFD) HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-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
QuakeTek
https://www.youtube.com/channel/UCCGoRHfZQlJ8cwdGJxOQgLQ
https://www.youtube.com/watch?v=aSZa--SaRBY&t=2s
308

309.

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
Численное моделирование на сдвиг трубопровода в программном комплексе SCAD Office, со
скошенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих компенсаторов
на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия температурных, за счет
трения , при растягивающих нагрузках в крепежных элементах с овальными отверстиями, по
линии нагрузки ( изобретения №№ 1143895, 1168755, 1174616 ,165076, 2010136746
Design solutions for the use of thermally reliable (against temperature differences ) vibration-resistant oblique flange
compensators with beveled ends for pipelines with friction-movable bolted connections, with long oval holes, for
extended flanged connections with oval holes and controlled tension
309

310.

Арестован замминистра ЖКх Владимир Нормайкин в Новосибирске |
Задержан Владимир Нормайкин
https://www.youtube.com/watch?v=lVuF7mkDoVc
Чиновник замутил Чистую воду Замминистра ЖКХ Новосибирской
области подозревается в получении особо крупной взятки
В Новосибирске в понедельник был задержан заместитель
министра ЖКХ и энергетики региона 55-летний Владимир
Нормайкин. По версии следствия, замминистра получил от
310

311.

учредителя коммерческой фирмы взятку в 2 млн руб. за помощь в
прохождении конкурса на строительство водозаборных скважин
и заключении контракта. Во вторник суд рассмотрит
ходатайство правоохранителей об аресте чиновника, которому
грозит до 15 лет лишения свободы.
https://www.kommersant.ru/doc/5039567 https://vk.com/wall32258596_7672020 https://pasmi.ru/archive/327094/
Кадры задержания замминистра ЖКХ Новосибирской области за взятку
https://www.youtube.com/watch?v=A0968irCDhM
Замминистра ЖКХ отправился в СИЗО
https://www.youtube.com/watch?v=WXxOocsAsCc
Задержание замминистра ЖКХ Новосибирской области
https://www.youtube.com/watch?v=rX5sD1B2pXA
Уважаемый Председатель Правительства России Мишустин Михаил
Владимирович и Председатель Государственной Думы господин Володин
Вячеслав Викторович , руководствуясь принципом гуманизма в целях
укрепления гражданского мира и согласия, в соответствии с
пунктом "ж" части 1 статьи 103 Конституции Российской
Федерации редакция газеты «Земля РОССИИ» и ИА
«Крестьянское информационное агентство» простит Вас
простить или обязать Жилищные комитета Ленинградской
области и СПб, в ноябре -декабре 2021 г, рассмотреть на научно –
техническом совете с участием Тимкова Александра Михайловича председателя жилищно-коммунального комитета Администрации
Ленинградской области и Борщова Александр Михайловича Председателя жилищного комитат Правительства СанктПетербурга заявку на изобретение № ф 20210217 от 23 сентября
2021 Фланцевые соединения растянутых элементов
трубопровода со скошенными торцами, с упругими демпферами
311

312.

сухого трения - косые демпфирующие компенсаторы с разработанных
специальных технических условий (СТУ ) по применению и
использованию проекта технических решений по фланцевым
соединениям растянутых элементов трубопровода со
скошенными торцами, с упругими демпферами сухого трения косые демпфирующие компенсаторы разработке типовых
технических условий и альбома ШИФР 1010-2с.2021, доп серии вып
1 к проекту конструкторской документации и разработкой
типовых чертежей
Владимир Путин в обращении к делегатам шестого съезда
посвящѐнном 85 летию Всероссийского общества изобретателей и
рационализаторов ВОИР в июле 2017, пожелал плодотворной
работы, неиссякаемого вдохновения и энергии для новых ярких
достижений и открытий, однако в Ленинградской области и СПб
отказывается даже дистанционно провести Научно -технический
совет и одобрить или отказать в использовании Фланцевые
соединения растянутых элементов трубопровода со
скошенными торцами, с упругими демпферами сухого трения косые демпфирующие компенсаторы
E04D 13/076 [email protected] ( 999)535-47-29 https://disk.yandex.ru/i/VB5lA-NAqN-Omg https://ppt-online.org/976230
Редакция газеты "Земля РОССИИ" просит депутатов Муниципального совета МО
68 "Озеро долгое" -членов научного технического совета Фланцевые
соединения растянутых элементов трубопровода со
скошенными торцами, с упругими демпферами сухого трения косые демпфирующие компенсаторы. Изобретение зарегистрировано в
Государственном комитете по науке и технологиям Республики Беларусь [email protected] за номер а
"Фланцевые соединения растянутых элементов
трубопровода со скошенными торцами" . Редакция газеты «Земля РОССИИ» просит
20210217 от 15 июля 2021
руководство ЖКХ СПб и лен области , МО 68 «Озеро Долгое рассмотреть изобретение на НТС в ноябре –
декабре 2021 г и дать положительное или отрицательное решение по использованию добровольного и
обязательного сертификата организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ
312

313.

Редакция газеты "Земля РОССИИ" и ИА "Крестьянское информационное агентство
"обращается письменно к депутатам МО 68 Ответа от МО 68 нет с 21.09.21
Заместителю Главы Муниципального образования
Муниципальный округ Озеро Долгое Бенеманскому Дмитрий
Вадимовичу, 3 Петрову Юрий Геннадьевичу, Заместителю Главы
Муниципального образования Муниципальный округ Озеро Долгое, членам комиссии по
социальной политике , всему коллективу : 4 Абызову Илья Тимуровичу: Членам
комиссии по социальной политике
5 Аникину
Андрей Андреевичу и др
Членам комиссии по социальной политике, комиссии по средствам массовой
информации и взаимодействию с общественностью, ревизионной комиссии
313

314.

6 Безбородая Ирина Николаевна
Член комиссии по социальной политике
7 Викторова Галина Николаевна
Член комиссии по социальной политике
8 Иванов Константин Анатольевич
Член комиссии по социальной политике, комиссии по средствам массовой информации и
взаимодействию с общественностью
9 Канева Наталья Львовна
Член комиссии по социальной политике
10 Карпинский Александр Станиславович
Член комиссии по социальной политике
11 Катенев Александр Владимирович
12 Овчинников Алексей Геннадьевич
Член комиссии комиссии по благоустройству и вопросам жилищно-коммунального
хозяйства (ЖКХ), комиссии по содействию охране общественного порядка и
предотвращению чрезвычайных ситуаций
13 Поздняков Александр Андреевич
Член комиссии по социальной политике, комиссии по средствам массовой информации и
взаимодействию с общественностью
14 Потемкин Геннадий Владимирович
15 Полтапова Нина Алексеевна
Член комиссии по социальной политике
16 Соболева Ирина Георгиевна
Член комиссии по благоустройству и вопросам жилищно-коммунального хозяйства
(ЖКХ)
17 Тарунтаев Евгений Александрович
314

315.

Член комиссии по благоустройству и вопросам жилищно-коммунального хозяйства
(ЖКХ), комиссии по содействию охране общественного порядка и предотвращению
чрезвычайных ситуаций
18 Трегубов Андрей Анатольевич
19 Тураев Семен Константинович
Член комиссии по социальной политике
20 Юплов Иван Валентинович
+7 (812)301-05-01
197349, С-Петербург, пр. Испытателей 31/1 Часы приѐма: с 9:00 до 13:00 и с 15:00 до 17:00
315

316.

316

317.

317

318.

318

319.

319

320.

320

321.

321

322.

322

323.

323

324.

324

325.

Материалы лабораторных испытаний фрагментов , узлов . чертежей на
сдвиг трубопровода в программном комплексе SCAD Office, со скощенными
торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743, демпфирующих
компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для
восприятия усилий -за счет трения, при термически растягивающих
нагрузках , на сдвиг трубопровода в программном комплексе SCAD Office, со
скощенными торцами, согласно изобретения №№ 2423820, 887743,
демпфирующих компенсаторов на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при термически
растягивающих нагрузках в трубопроводах и предназначенного для
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск (в
районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для трубопроводов необходимо
использование сейсмостойких телескопических опор, для соединения
трубопроводов - фланцевых фрикционно- подвижных соединений,
работающих на сдвиг, с использованием фрикци -болта, состоящего из
латунной шпильки с пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки
медным обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им
Мельникова, ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80, РТМ 24.038.12-72, ОСТ
37.001.050- 73,альбома 1-487-1997.00.00 и изобрет. №№ 1143895,
1174616,1168755 SU, 4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandantiseismic-friction-damping-device и согласно изобретения «Опора
сейсмостойкая» Мкл E04H 9/02, патент № 165076 RU, Бюл.28, от 10.10.2016,
в местах подключения трубопроводов к оборудованию, трубопроводы
должны быть уложены в виде "змейки" или "зиг-зага "), хранятся на
кафедре теоретическая механика по адресу: ПГУПС 190031, СПб, Московский
пр 9 , На кафедре теоретическая механика ПГУПС у проф дтн А.М.Уздин
[email protected] [email protected]
[email protected] [email protected]
325

326.

[email protected]
(911) 175-84-65
(921) 962-67-78, (996) 798-26-54,
Арестован замминистра ЖКх Владимир Нормайкин в
Новосибирске | Задержан Владимир Нормайкин
https://www.youtube.com/watch?v=lVuF7mkDoVc
Чиновник замутил Чистую воду Замминистра ЖКХ Новосибирской
области подозревается в получении особо крупной взятки
В Новосибирске в понедельник был задержан заместитель
министра ЖКХ и энергетики региона 55-летний Владимир
Нормайкин. По версии следствия, замминистра получил от
учредителя коммерческой фирмы взятку в 2 млн руб. за помощь в
прохождении конкурса на строительство водозаборных скважин
326

327.

и заключении контракта. Во вторник суд рассмотрит
ходатайство правоохранителей об аресте чиновника, которому
грозит до 15 лет лишения свободы.
https://www.kommersant.ru/doc/5039567 https://vk.com/wall32258596_7672020 https://pasmi.ru/archive/327094/
Кадры задержания замминистра ЖКХ Новосибирской области за взятку
https://www.youtube.com/watch?v=A0968irCDhM
Замминистра ЖКХ отправился в СИЗО https://www.youtube.com/watch?v=WXxOocsAsCc
Задержание замминистра ЖКХ Новосибирской области https://www.youtube.com/watch?v=rX5sD1B2pXA
С уважением , президент организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН
2014000780 ОГРН 1022000000824
Х.Н.Мажиев [email protected]
[email protected]
С уважением , Зам.
редактора газеты «Земля РОССИИ» Быченок Владимир Сергеевич
(09.05 1992), позывной «ВДВ», спецподразделение «ГРОМ», бригада "Оплот" г.
Дебальцево, ДНР, Донецкая область. ( участвовал в обороне Иловайска, ДНР) [email protected]
Военкор редакции газеты «Земля РОССИИ» Данилик Павл Викторович,
позывной "Ден" , 2 батальон 5 бригады "Оплот" ДНР.(участнику боя при обороне
Логвиново, запирая Дебальцевский котел, д.р 6.02.1983) [email protected]
С оригиналом свидетельством газеты «Земля РОССИИ» № П 0931 от 16
мая 1994 можно ознакомится по ссылке
https://disk.yandex.ru/i/xzY6tRNktTq0SQ https://ppt-online.org/962861
С оригиналом свидетельство о регистрации «Крестьянского
информационного агентство» № П 4014 от 14 октября 1999 г можно
ознакомится по ссылке https://disk.yandex.ru/i/8ZF2bZg0sAs-Iw https://pptonline.org/962861
327