London Uzdin Egorova Kovalenko Tezisi doklad innovatsionnie razrabotki novokislovodsk ekonomisheskie obosnovaniya130 str

1.

ИННОВАЦИОННАЯ РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ НОВОКИСЛОВОДСК И ЕГО
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДЛЯ СБОРОНО РАЗБОРНЫХ
ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВЫХ СОРУЖЕНИЙ с использованием устройство
для гашения ударных и вибрационных воздействий (RU 167977)
Для конференции ICSBE 2024 "Устойчивое развитие при проектировании мостов"
Лондон 09 -10 декабря 2024 ICSBE 2024: 18. International Conference on Sustainability in Bridge
Engineering [email protected] [email protected]
VI международная научно-практическая конференция «МОСТЫ И ДОРОГИ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ», 09-11 апреля 2025 г., Москва
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ
Уздин А.М.1, Егорова О.А.2, Коваленко А.И.31
СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I
[email protected]ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I, [email protected] 3Организация Сейсмофонд СПБ
ГАСУ [email protected]
Аннотация
Данная статья посвящена анализу имеющегося модуля «Кисловодск» и его
модернизации. Проведено экономическое обоснование разрабатываемого модуля
«Новокисловодск», доказана целесообразность его применения. Акцент поставлен
на рассмотрение основных направлений реализации и возведение таких
конструкций. Сделан вывод о необходимости принятия ряда конкретных мер в
целях повышения доступности строительства.
Ключевые слова
Модуль «Кисловодск», Модуль «Новокисловодск», металлические конструкции,
модульное строительство, целесообразность применения модулей для быстро
собираемых сборно - разборных пешеходных мостовых сооруженийЮ
многократного применения .
Строительство - одна из четырех базовых отраслей экономики.
Объемы строительного производства всегда являются показателями ее
стабильности. При хорошем состоянии строительной отрасли экономика
будет развиваться, что приведет к притоку финансовых средств. Именно

2.

поэтому, современные строительные компании все чаще модернизируют
различные конструкции, что приводит к экономической выгоде.
Поэтому я со своим научным руководителем решили разработать
легкие металлические конструкции комплектной поставки нового
поколения. За основу был взят имеющийся модуль «Кисловодск».
Модули этого типа во всех модификациях представляют собой
структурные конструкции, которые имеют характерную пространственностержневую кристаллическую решетку. Конструкции с такой решеткой
отличаются архитектурной выразительностью и компонуются из
многократно повторяющихся стержневых и узловых элементов. Их
производство отвечает самым прогрессивным требованиям и обеспечивает
столь необходимые в современных условиях сохранение рабочие места и
является экологически безопасным.
Исходя из этого, наша разработка модуля Новокисловодск отличается
тем, что за счет запатентованного болтового соединение преподавателем
нашего колледжа как в заводских, так и в построечных условиях
исключается использование сварочного оборудования, превентивно уводя
от опасности возгорания во время реконструкционных и ремонтных работ.
Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и
может быть использовано в решетчатых пространственных конструкциях
при возведении перекрытий, покрытий, фасадных систем, каркасов,
остовов различных зданий и сооружений. Техническим результатом
предлагаемого решения является уменьшение трудозатрат изготовления и
расхода
конструкционного
материала,
а
также
расширение
компоновочных возможностей несущих конструкций и повышение их
универсальности.
Указанный технический результат достигается тем, что в модулях
(блоках) покрытий (перекрытий) из стержневых перекрестных
конструкций, включающих трубчатые прямолинейные элементы поясов и
трубчатые зигзагообразные элементы раскосных решеток длиной на всю
конструкцию или ее отправочную марку со сплющенными плоскими
концами и участками, узлы соединений поясов и раскосов, а также их
взаимных пересечений выполнены одинаково при помощи центрально
расположенных болтов и одиночных прижимных шайб.
Техническим результатом предлагаемого решения является
уменьшение трудозатрат изготовления и расхода конструкционного
материала, а также расширение компоновочных возможностей несущих
конструкций и повышение их универсальности. Предлагаемое

3.

техническое решение достаточно универсально. Оно позволяет применять
элементы полной заводской готовности из квадратных (ромбических) или
круглых (овальных) труб с болтовыми соединениями на монтаже. Данная
конструкция многоразовая, в отличие от сварной конструкции, она
разборная. При необходимости можно произвести демонтаж и произвести
последующую сборку с минимальными затратами, в отличии от сварного
каркаса.
Универсальность предлагаемого технического решения обеспечивает
его применение в беспрогонных покрытиях. С не меньшей
эффективностью предлагаемое техническое решение можно реализовать и
в других пространственных модификациях (диагонально-перекрестных,
цилиндрических, сферических, структурных).
Перейдем к экономическому обоснованию на примере сравнения
модуля «Кисловодск» и модуля «Новокисловодск». Если сравнивать оба
модуля,
то
модуль
«Новокисловодск»
будет
экономически
привлекательным в следующих аспектах:
1. За счет бессварочного соединения стержней конструкции, мы
увеличиваем срок эксплуатации в разы, в следствие, значительно
сокращаются расходы на текущий и капитальный ремонты здания или
сооружения;
2. Уменьшается расход металла - 30 килограмм с 1 кв. метра или 55%,
что обусловлено использованием профильной трубы, повышенной
тонкостенности.
3. Сокращается время, необходимое на монтаж конструкции;
4. Сокращается необходимое количество автотранспорта, которое
понадобится для доставки грузов на место назначения;
5. Становится
возможным использовать различные модификации
модуля;
6. Уменьшается количество людей, требуемых для сборки
7. Покрытие данного модуля отвечает современным требованиям и
более вынослив к агрессивным средам, (за счет цинкования в 2 этапа и
гальванического покрытия).
Следовательно, можно сделать вывод, что с экономической точки
зрения использование нашего модуля более целесообразно.
Таким образом, что разработанный нами модуль «Новокисловодск» с
использованием
запатентованного
соединения
может
стать
востребованным на строительном рынке; позволит уменьшить стоимость
строительства и реконструкции зданий и сооружений; увеличит
эксплуатационный срок конструкции или сооружения; позволит избежать
затрат на текущий ремонт и минимизировать затраты на капитальный
ремонт.
Список использованной литературы:

4.

1. Бессонов,
А. К., Верстина Ю Н. Инновационный потенциал строительных
предприятий. Формирование и использование в процессе инновационного развития
- М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2019. - 168 с.
2. Воронина Т. П. Информационное общество: сущность, черты, проблемы. - М.:
Проспект, 20 18. - С. 7.
3. Жилищный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 г. № 188-ФЗ (ред. от
06.07.2016) [Электронный ресурс]: http://www.consultant.ru/document
4. Киреева Ю. И. Современные строительные материалы и изделия; Феникс - М., 20
19. - 256 с.
5. Копытов М.М., Матвеев А.В. Легкие металлоконструкции из пятигранных труб. Томск: STT, 2017. -124 с.
6. Кулаков. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 20 19. - 168 с.
7. Марутян А.С. Проектирование легких металлоконструкций из перекрестных
систем, включая модули типа «Пятигорск». - Пятигорск: СКФУ, 2018. - 436 с.
8. Об утверждении программы «Цифровая экономика Российской Федерации»
[Электронный ресурс]: распоряжение Правительства РФ от 28.07.2017 г. № 163 2 р.
9. Соколов Г. К. Технология и организация строительства: Учебник для студентов
учреждений
среднего
профессионального
образования
/
Г.К.Соколов
Строительство) - М.: ИЦ Академия, 20 20. - 528 с.
© Баласанян А. А., 2021
VI международная научно-практическая конференция «МОСТЫ И ДОРОГИ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ», 09-11 апреля 2025 г., Москва
Фиг 14
Фигуры решетчатый пространственный узел сборно разборного пешеходного
моста из перекрестных ферм типа Новокисловодск 5 стр

5.

Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5

6.

Фиг 6
Фиг 7

7.

8.

Фиг 14

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Фиг 17

16.

Фиг 18
) РЕШЕТЧАТЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ УЗЕЛ ПОКРЫТИЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ФЕРМ
ТИПА НОВОКИСЛОВОДСК 153753
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)

17.

(13)
U1
(51) МПК
E04B 1/19 (2006.01)
E04B 5/14 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 08.10.2024)
Пошлина: учтена за 5 год с 08.10.2018 по 07.10.2019. Патент перешел в общественное
достояние.
1)(22) Заявка: 2014140496/03, 07.10.2014
4) Дата начала отсчета срока действия патента:
07.10.2014
риоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Марутян Алек
(73) Патентооблада
Марутян Алек
2) Дата подачи заявки: 07.10.2014
5) Опубликовано: 27.07.2015 Бюл. № 21
дрес для переписки:
357746, Ставропольский край, г. Кисловодск, ул. 40 лет Октября, 3, кв. 2. Марутян А.С.
(54) РЕШЕТЧАТЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ УЗЕЛ ПОКРЫТИЯ (ПЕРЕКРЫТИЯ) ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ФЕРМ
ТИПА "НОВОКИСЛОВОДСК"
(57) Реферат:
Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в
решетчатых пространственных конструкциях при возведении перекрытий, покрытий, фасадных систем,
каркасов, остовов различных зданий и сооружений. Техническим результатом предлагаемого решения
является уменьшение трудозатрат изготовления и расхода конструкционного материала, а та кже
расширение компоновочных возможностей несущих конструкций и повышение их универсальности.
Указанный технический результат достигается тем, что в модулях (блоках) покрытий (перекрытий) из
стержневых перекрестных конструкций, включающих трубчатые прямолинейные элементы поясов и
трубчатые зигзагообразные элементы раскосных решеток длиной на всю конструкцию или ее

18.

отправочную марку со сплющенными плоскими концами и участками, узлы соединений поясов и
раскосов, а так же их взаимных пересечений выполнены одинаково при помощи центрально
расположенных болтов и одиночных прижимных шайб. Для покрытий двухскатной, цилиндрической,
сферической, структурной (кристаллической) или другой формы сплющенные плоские участки и концы
поясных элементов могут иметь двойные симметричные, двойные несимметричные или одиночные гибы.
Предлагаемое техническое решение относится
к области строительства и может быть
использовано в решетчатых пространственных
конструкциях при возведении перекрытий,
покрытий, фасадных систем, каркасов, остовов
различных зданий и сооружений.
Известно решение пространственного каркаса
из трубчатых стержней со сплющенными
концами в виде плоских наконечников. Сборку
такого каркаса осуществляют путем
последовательной нахлестки наконечников
стержней друг на друга и соответствующего
соединения их болтами. Последовательность
нахлестки заключается в том, что каждый
наконечник одним своим краем заведен под
предыдущий наконечник, а другим краем оперт
на последующий наконечник [Хисамов Р.И.
Узловое соединение стержней каркаса. Авторское свидетельство №594269, 25.02.1978,
бюл. №7]. Описанное решение отличается
многодельностью из-за большого числа болтов:
как минимум, по четыре болта на один стержень.
В нем можно использовать только стержневые

19.

элементы, прерываемые в узлах соединения, а
также необходимо соблюдать повышенную
точность изготовления и монтажа.
Еще одно известное решение представляет
собой решетчатую пространственную
конструкцию из трубчатых стержней,
образованную параллельными сетками с
пересекающимися непрерывными поясами,
соединенными между собой в узлах раскосами.
В местах пересечения пояса сплющены с
выделением плоских участков, состыкованных
друг с другом и с гнутыми фасонками при
помощи центрально расположенных болтов и
прижимных шайб. Концы раскосов также
сплющены в виде плоских наконечников и
посредством болтов соединены с фасонками
[Нечаев И.А.,
Шумицкий О.И. Решетчатая пространственная
конструкция. - Авторское свидетельство
№473785, 14.06.1976, бюл. №22]. Использование
в соединительных узлах гнутых фасонок
приводит к повышенному расходу
конструкционного материала, а сложная форма и
двойные гибы увеличивают их трудозатраты.
Как и в предыдущем случае, для раскосов можно
применять только стержневые элементы,
прерываемые в узлах. При этом для болтовых

20.

соединений раскосов с фасонками необходимо
соблюдать повышенную точность изготовления
и монтажа.
Наиболее близким техническим решением
(принятым за прототип) к предлагаемому
является пространственная ферма (конструкция)
из трубчатых стержней, образованная поясными
сетками, параллельными друг другу и
соединенными между собой в узлах раскосами.
В местах пересечения стержневые элементы
поясов и раскосов одного направления
прерываются, а другого - остаются
непрерывными. Стержневые элементы
выполнены со сплющенными концами в виде
плоских наконечников. Кроме того, в местах,
делящих по длине их пополам, они сплющены с
выделением плоских участков. При помощи
одиночных гибов плоских наконечников и
двойных гибов средних участков стержневым
элементам раскосов придают V-образную
форму. В соединительных узлах, совпадающих с
местами пересечения, прерываемые стержневые
элементы одного направления заводят друг на
друга внахлестку и стыкуют с непрерывными
стержневыми элементами другого направления
при помощи центрально расположенных болтов

21.

и сдвоенных пар прижимных шайб [Space truss. EP 1496166 А1, 12.01.2005, bulletin 2005/02].
Недостаток прототипа заключается в том, что
сдвоенные пары прижимных шайб увеличивают
трудозатраты изготовления и расход
конструкционного материала, а их суммарная
толщина является причиной заметных
расцентровок в соединительных узлах. Узловые
расцентровки могут привести к
эксцентриситетам, превышающим одну
четвертую высоты поясного элемента. В таких
случаях необходимо учитывать дополнительные
напряжения от моментов, что сопровождается
повышением материалоемкости несущих
конструкций.
Кроме того, во всех приведенных решениях
трубчатые стержни со сплющенными плоскими
концами и участками при взаимном пересечении
образуют такие же плоские поясные сетки, что
сужает компоновочные возможности несущих
конструкций и снижает их универсальность.
Техническим результатом предлагаемого
решения является уменьшение трудозатрат
изготовления и расхода конструкционного
материала, а также расширение компоновочных
возможностей несущих конструкций и
повышение их универсальности.

22.

Указанный технический результат достигается
тем, что в решетчатом пространственном узле
покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм,
включающем трубчатые прямолинейные
элементы поясов и трубчатые зигзагообразные
элементы раскосных решеток длиной на весь
пролет со сплющенными плоскими концами и
участками, соединения поясов и раскосов, а так
же их взаимные пересечения выполнены
одинаково при помощи центрально
расположенного болтового крепления и
одиночной прижимной шайбы. Для покрытия
двухскатной формы в ее коньковой зоне
сплющенные плоские участки элемента верхнего
пояса одного из пересекающихся направлений
имеют двойные симметричные гибы, а
сплющенные плоские участки элемента нижнего
пояса того же направления - одиночные
несимметричные гибы.
Предлагаемое техническое решение достаточно
универсально. Оно позволяет применять
элементы полной заводской готовности из
квадратных (ромбических) или круглых
(овальных) труб с болтовыми соединениями на
монтаже. При этом узлы соединений поясов и
раскосов, а также их взаимных пересечений
отличаются только количеством соединяемых

23.

элементов. В обоих случаях одиночные
прижимные шайбы оказывают силовое
сопротивление изгибу со стороны растянутых
раскосов. Узловые расцентровки, обусловленные
суммарной толщиной одиночных прижимных
шайб и сплющенных элементов трубчатых
стержней, приводят к эксцентриситетам, явно не
превышающим одну четвертую высоты поясного
элемента.
Универсальность предлагаемого технического
решения обеспечивает его применение в
беспрогонных покрытиях. Для этого в качестве
верхних поясов перекрестных конструкций
одного из направлений вполне достаточно
воспользоваться трубчатыми стержнями
квадратного или прямоугольного сечения без
сплющивания. При этом возможны
модификации беспрогонных покрытий, когда
прогонно-поясные элементы чередуются с
дополнительными прогонами, делящими ячейки
перекрестной системы в уровне верхних поясов
пополам. В качестве примера таких
модификаций можно привести двухскатное
покрытие, где для формирования конька
сплющенные плоские участки верхних поясов
одного из направлений имеют двойные
симметричные гибы. При этом в

24.

соответствующих сплющенных плоских
участках нижних поясов вполне достаточно
иметь одиночные гибы. Здесь прижимные шайбы
со стороны растянутых раскосов необходимо
дополнить такими же шайбами со стороны
отогнутых панелей нижних (растянутых) поясов.
С не меньшей эффективностью предлагаемое
техническое решение можно реализовать и в
других пространственных модификациях
(диагонально-перекрестных, цилиндрических,
сферических, структурных).
Предлагаемое техническое решение поясняется
графическими материалами, где на фиг. 1
показана схема ортогональной системы
перекрестных ферм в собранном виде; на фиг. 2 схема ортогональной системы перекрестных
ферм в разобранном виде; на фиг. 3 приведен
узел соединения верхнего пояса и раскосов
фермы из квадратных (ромбических) труб; на
фиг. 4 - узел соединения верхних поясов и
раскосов ферм из квадратных (ромбических)
труб, а также их взаимного пересечения; на фиг.
5 - узел соединения верхнего пояса и раскосов
фермы из круглых (овальных) труб; на фиг. 6 узел соединения верхних поясов и раскосов
ферм из

25.

круглых (овальных) труб, а также их взаимного
пересечения; на фиг. 7 представлен узел
соединения верхних поясов и раскосов ферм, а
также их взаимного пересечения для случая
беспрогонного покрытия; на фиг. 8 приведена
схема ортогональной системы перекрестных
ферм для случая двухскатного покрытия; на фиг.
9 изображен узел соединения прогона, верхнего
пояса и раскосов фермы при симметричных
двойных гибах раскосов и верхнего пояса
(коньковый узел); на фиг. 10 - узел соединения
нижнего пояса и раскосов фермы при
несимметричных двойных гибах раскосов и
одиночном гибе нижнего пояса; на фиг. 11
показана схема диагональной системы
перекрестных ферм; на фиг. 12 - схема
стержневых перекрестных конструкций для
случая цилиндрической формы покрытия; на
фиг. 13 - схема стержневых перекрестных
конструкций для случая сферической формы
покрытия; на фиг. 14 приведена схема
структурной конструкции покрытия
(перекрытия); на фиг. 15 - снимок фрагмента
структурной конструкции из пластмассовых
трубчатых элементов; на фиг. 16 - снимок
структурных конструкций покрытия из

26.

унифицированных стержневых и узловых
элементов системы МАРХИ, «Кисловодск».
Предлагаемый решетчатый пространственный
узел покрытия (перекрытия) из перекрестных
ферм, выполненных с применением квадратных
(ромбических) или круглых (овальных) труб,
включает прямолинейные верхние (сжатые)
пояса 1 и нижние (растянутые) пояса 2, а также
зигзагообразные раскосные решетки 3 между
ними. Пояса 1, 2 и решетки 3 длиной на всю
конструкцию или ее отправочную марку
выполнены со сплющенными плоскими концами
и участками в местах узловых соединений и
взаимных пересечений. Раскосные решетки 3
имеют зигзагообразную форму за счет
симметричных двойных гибов сплющенных
плоских участков и одиночных гибов
сплющенных плоских концов. Монтаж
конструкций начинают с раскладки нижних
поясов 2 одного из пересекающихся
направлений, по ним раскладывают такие же
пояса 2
другого направления. На образованную сетку
нижних поясов в той же очередности
устанавливают решетки 3. Собирают резьбовые
крепления нижних узловых соединений и
взаимных пересечений, состоящих из

27.

центрально расположенных болтов 4 с полными
комплектами шайб и гаек, а также прижимных
шайб 5 со стороны раскосов решеток. Соблюдая
принятую последовательность монтажа, на
верхних узлах соединений и пересечений
решеток 3 устанавливают верхние пояса 1.
Собирают резьбовые крепления верхних узловых
соединений и взаимных пересечений, которые
ничем не отличаются от нижних. После выверки
смонтированных конструкций затягивают
болтовые крепления против хода или по ходу
часовой стрелки, начиная с центральных и
последовательно завершая периферийными.
В конструкциях беспрогонных покрытий
верхние пояса 6 одного из пересекающихся
направлений выполняют без сплющивания
квадратных или прямоугольных труб.
Последовательность монтажа таких конструкций
должна обеспечивать расположение поясов 6
поверх поясов 1. При этом узловые соединения и
взаимные пересечения, а также цепочка
технологических операций по их выполнению
остаются прежними.
Конструкции двухскатных покрытий в одном
из пересекающихся направлений имеют
коньковые узлы и содержат верхние пояса 7,
нижние пояса 8, раскосные решетки 9 между

28.

ними. Коньковый узел выполняют при помощи
симметричных двойных гибов сплющенного
плоского участка в середине верхнего пояса 7.
При этом нижний пояс 8 может иметь
одиночные гибы в двух средних сплющенных
плоских участках, а раскосная решетка 9 несимметричные двойные гибы в двух нижних
средних сплющенных плоских участках. В
коньковых узлах возможно опирание прогонов
10, выполненных из квадратных или
прямоугольных труб. Эти прогоны могут
чередоваться с прогонно-поясными элементами
6, деля ячейки перекрестной системы в уровне
верхних поясов пополам. Здесь также узловые
соединения и взаимные пересечения, а также
цепочка технологических операций по их
выполнению остаются прежними.
По образцу двухскатного варианта можно
скомпоновать покрытие цилиндрической формы,
если конструкциям одного из пересекающихся
направлений придать арочное очертание. При
использовании конструкций арочного очертания
в обоих пересекающихся направлениях форма
покрытия становится сферической. Пояса и
раскосные решетки перекрестных конструкций
покрытий (перекрытий) можно развернуть
диагонально. С расположением раскосных

29.

решеток диагонально относительно поясных
сеток формируется структурная
(кристаллическая) конструкция.
Как видно, предлагаемое техническое решение
позволяет компоновать пространственные
модификации покрытий и перекрытий из
стержневых перекрестных конструкций,
собираемых из длинномерных трубчатых поясов
и цельных, таких же по длине раскосных
решеток с бесфасоночными соединениями на
болтах без заводской и монтажной сварки. Их
целесообразно унифицировать на все
протяжение пролета, исходя из того, что в
настоящее время практика проектирования
малопролетных легких металлоконструкций
комплектной поставки подтверждает спрос на
них в зданиях и сооружениях различного
назначения [1. Копытов М.М., Матвеев А.В.
Легкие металлоконструкции из пятигранных
труб. - Томск: STT, 2007. - 124 с.; 2. Марутян
А.С. Проектирование легких
металлоконструкций из перекрестных систем,
включая модули типа «Пятигорск». - Пятигорск:
СКФУ, 2013. - 436 с.]. Так, модули (блоки)
покрытий (перекрытий) из перекрестных ферм
типа «Пятигорск», имеющие габариты в
пределах 6×6…12×12 м, изготавливают

30.

цельносварными. Однако и здесь достаточно
часто встречаются случаи, когда сборноразборные конструкции с болтовыми
соединениями более предпочтительны. Весьма
распространенные структурные модули (секции)
покрытий системы МАРХИ, «Кисловодск»
собирают на болтах, количество которых в
одном узле может доходить до 8…10. Эти болты
в заводских условиях закрепляют при помощи
торцевых сварных деталей в унифицированных
стержневых элементах поясов и раскосов [ТУ
5285-001-47543297-09. Стержни и узловые
элементы системы
МАРХИ. - М.: ООО НПЦ «Виктория», 2009. 60
с.]. В предлагаемых конструкциях один
центрально распложенный узловой болт
соединяет до 8 стержневых элементов. И такие
конструкции могут найти ту область
рационального применения, где модули
«Кисловодск» менее эффективны из-за своих
крупных габаритов.
Таким образом, предлагаемое техническое
решение реализуемо в конструкциях, которые
вероятно найдут свою нишу в ряду между
модулями «Кисловодск» и «Пятигорск».
Поэтому представляется целесообразным и
полезным приступить к проекту их опытных

31.

проработок под рабочим названием решетчатый
пространственный узел покрытия (перекрытия)
из перекрестных ферм типа «Новокисловодск».
Сделать это можно на базе Пятигорского
филиала Северо-Кавказского федерального
университета и Кисловодского завода
металлических конструкций.
Формула полезной модели
Решетчатый пространственный узел покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм,
включающий трубчатые прямолинейные
элементы поясов и трубчатые зигзагообразные
элементы раскосных решеток длиной на весь
пролет со сплющенными плоскими концами и
участками, отличающийся тем, что соединения
поясов и раскосов, а также их взаимные
пересечения выполнены одинаково при помощи
центрально расположенного болтового
крепления и одиночной прижимной шайбы,
причем для покрытия двухскатной формы в ее
коньковой зоне сплющенные плоские участки
элемента верхнего пояса одного из
пересекающихся направлений имеют двойные
симметричные гибы, а сплющенные плоские
участки элемента нижнего пояса того же
направления - одиночные несимметричные гибы.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

Фиг 19
СПОСОБ СБОРКИ ПОКРЫТИЯ ПЕРЕКРЫТИЯ) ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ФЕРМ 2656299
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(13)
C1
(51) МПК
E04B 5/14 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОС ТИ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 01.02.2023)
Пошлина: Возможность восстановления: нет.
(52) СПК
E04B 5/14 (2018.02)

39.

(21)(22) Заявка: 2017127415, 31.07.2017
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
31.07.2017
Дата регистрации:
(72) Автор(ы):
Марутян Александр С
(73) Патентообладатель(и):
Марутян Александр С
04.06.2018
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 31.07.2017
(45) Опубликовано: 04.06.2018 Бюл. № 16
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2485257 C1, 20.06.2013. RU 117944
U1, 10.07.2012. US 3477189 A, 20.02.1967. SU 1206410 A1, 23.01.1986.
Адрес для переписки:
357746, Ставропольский край, г. Кисловодск, ул. 40 лет Октября, 3, кв. 2, Марутян А.С.
(54) СПОСОБ СБОРКИ ПОКРЫТИЯ (ПЕРЕКРЫТИЯ) ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ФЕРМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а именно к способу сборки пространственного
покрытия или перекрытия из перекрестных ферм. Техническим результатом изобретения являе тся
уменьшение трудоемкости монтажа. Способ сборки покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм
включает установку одинаковых ферм с доборными стойками решеток в узлах пересечения ферм
(угловых, контурных и внутренних), а также неразрезными прогонами, делящи ми все ячейки
перекрестной системы пополам. Монтируемые фермы одного из направлений с монтажными окнами в
верхних (сжатых) поясах подвешивают при помощи траверсы в перевернутом виде за нижние пояса
установленных ферм другого направления и разворачивают в проектное положение. В качестве траверсы
используют прогон, который после сборки очередной фермы устанавливают посередине ячеек
перекрестной системы. 8 ил.
Предлагаемое техническое решение относится
к строительству и предназначено для возведения
пространственных покрытий (перекрытий)
зданий и сооружений из перекрестных ферм.
Известна пространственная несущая
конструкция покрытий зданий и сооружений,

40.

включающая систему перекрестных ферм, в
которой верхние и нижние пояса ферм одного
направления расположены над одноименными
поясами ферм другого направления. Фермы
одного направления могут служить при монтаже
опорными конструкциями, а другого устанавливаться на последних в точках
пересечения раскосов, где предусмотрены
специальные опорные плитки-столики, причем в
этих же точках перекрестные фермы
взаимодействуют и при эксплуатационной
нагрузке. Для того чтобы реализовать такой
монтаж, в местах пересечения ферм
предусмотрены съемные вставки в поясах:
верхних - у опорных ферм и нижних - в
установленных на них. После установки
вышележащих ферм скрепляют опорные плитки,
замыкают разрывы поясов и соединяют
пересекающиеся пояса между собой для их
взаимной развязки из плоскости ферм [Беспалов
С.М., Долгинов Е.С., Фукс О.М.
Пространственная несущая конструкция
покрытия зданий и сооружений. - Авторское
свидетельство №608897, 16.05.1978, бюл. №20].
Основной недостаток известного решения
состоит в прерывании сжатых и растянутых
поясов монтажными окнами. При этом

41.

монтажные стыки размещены в самых
напряженных местах конструкции, из-за чего
специальные вставки и накладки должны
восполнить сечения поясных элементов, что
приводит к перерасходу материала и
увеличению количества соединительных болтов
и сварки.
Еще одно известное решение представляет
собой пространственную несущую конструкцию
покрытия зданий и сооружений, включающую
систему перекрестных ферм, в которой верхние
и нижние пояса ферм одного направления
расположены над одноименными поясами ферм
другого направления. Узлы перекрестных ферм
совмещены по вертикали, а раскосы решетки
вышележащей фермы в узлах смещены от оси на
ширину верхнего пояса нижележащей фермы.
Причем нижние пояса вышележащих ферм
выполнены съемными, а фермы соединены через
верхние пояса [Аденский В.А., Гринберг М.Л.,
Прицкер А.Я., Шимановский В.Н., Трофимов
В.И., Штепа Б.А. Пространственная решетчатая
несущая конструкция. - Авторское
свидетельство №964083, 07.10.1982, бюл. №37].
Недостатком такого известного решения
является сложность пропуска всех съемных
поясов ферм одного направления сквозь все

42.

фермы другого направления с последующей
сваркой не только узлов пересечения ферм, но и
узлов прикрепления стержневых элементов
решеток к съемным поясам, что увеличивает
трудоемкость монтажа. При этом в стержневой
системе несущей конструкции узлов
прикрепления гораздо больше, чем узлов
пересечения, что так же негативно влияет на
трудоемкость монтажа. Перекрестные фермы
одного направления отличаются от таких же
ферм другого направления как съемными
поясами, так и решетками, раскосы которых в
узлах пересечения смещены на ширину поясов,
что приводит к снижению степени унификации
несущих конструкций и сопровождается ростом
трудоемкости их изготовления.
Наиболее близким к предлагаемому (принятым
в качестве прототипа) является техническое
решение, представляющее собой способ сборки
покрытия из перекрестных ферм, включающий
установку ферм первого направления с
параллелограммной решеткой и пропуск через
их межпоясной зазор ферм второго направления
с внешней высотой сечения больше, чем этот
зазор. Сквозь такой зазор фермы пропускают в
наклонном виде и разворачивают до проектного
положения с распором поясов ферм первого

43.

направления, вызывая тем самым удлинение
диагонали параллелограммной решетки и
строительный подъем ферм покрытия [Хисамов
Р.И., Наумов А.К., Котлов В.Г. Способ сборки
покрытия из перекрестных ферм. - Авторское
свидетельство №1206410, 23.01.1986, бюл. №3].
Недостаток прототипа проявляется в том, что
пропуск перекрестных ферм одного направления
в наклонном виде сквозь перекрестные фермы
другого направления не менее сложно и
трудоемко, чем пропуск съемных поясов.
Дополнительные трудности связаны с
разворотом монтируемых ферм из наклонной
позиции в проектное положение, при котором
для распора поясов ферм другого направления
необходимо прикладывать определенное усилие.
Кроме того, реализация описываемого способа
сборки покрытия из перекрестных ферм требует
повышенной точности их расчета,
проектирования, изготовления и монтажа.
Техническим результатом предлагаемого
решения является упрощение сборки покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм и
уменьшение трудоемкости их монтажа.
Указанный технический результат достигается
тем, что в способе сборки покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм,

44.

включающем установку одинаковых ферм с
доборными стойками решеток в узлах
пересечения ферм (угловых, контурных и
внутренних), а также неразрезными прогонами,
делящими все ячейки перекрестной системы
пополам, монтируемые фермы одного из
направлений с монтажными окнами в верхних
(сжатых) поясах подвешивают при помощи
траверсы в перевернутом виде за нижние пояса
установленных ферм другого направления и
разворачивают в проектное положение. В
качестве траверсы используют прогон, который
после сборки очередной фермы устанавливают
посередине ячеек перекрестной системы.
Предлагаемый способ сборки перекрестных
ферм имеет достаточно универсальное
техническое решение для монтажа несущих
конструкций как покрытий, так и перекрытий.
При этом по аналогии с прототипом
перекрестные фермы могут быть деревянными с
узловыми соединениями на металлических
зубчатых пластинах. С не меньшей
эффективностью его можно использовать в
модулях (блоках) покрытий и перекрытий из
перекрестных ферм типа «Пятигорск» с
применением прямоугольных труб (замкнутых
гнутосварных профилей) [1. Марутян А.С.,

45.

Кобалия Т. Л. Модуль (блок) покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм типа
«Пятигорск». - Патент №117944, 10.07.2012,
бюл. №19; 2. Марутян А.С., Кобалия Т.Л., Боков
С.А., Ковалев Д.А., Глухов С.А.
Пространственная решетчатая несущая
конструкция. - Патент №2485257, 20.06.2013,
бюл. №17].
Предлагаемое техническое решение поясняется
графическими материалами, где на фиг. 1
изображена схема сборки покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм с
монтируемой фермой, снабженной монтажными
окнами и подготовленной к вертикальной
транспортировке с использованием прогона в
качестве траверсы; на фиг. 2 - то же во время
подъема монтируемой фермы в перевернутом
виде; на фиг. 3 - то же во время подвески
монтируемой фермы в перевернутом виде через
траверсу за нижние пояса установленных ферм
другого направления; на фиг. 4 - то же во время
разворота монтируемой фермы из перевернутой
позиции в проектное положение; на фиг. 5 - то
же во время закрепления монтируемой фермы в
проектном положении; на фиг. 6 приведена
схема собранного каркаса покрытия
(перекрытия) из перекрестных ферм; на фиг. 7

46.

представлена аксонометрия узла пересечения
ферм с монтажным окном, его вставкой и
стойкой решеток в разобранном виде; на фиг. 8
показан снимок того же узла без вставки и
стойки.
Предлагаемый способ сборки покрытия или
перекрытия из перекрестных ферм включает
установку одинаковых ферм 1 с доборными
стойками решеток 2 в угловых, контурных и
внутренних узлах пересечения, а также
неразрезными прогонами 3, делящими все
ячейки перекрестной системы пополам. Верхние
и нижние пояса ферм 1 в узлах пересечения
расположены поэтажно, из-за чего доборные
стойки 2 короче рядовых стоек решеток на
высоту поясных элементов. Неразрезные
прогоны 3 расположены в одном направлении и
оперты на верхние пояса ферм 1 таким образом,
чтобы с верхними поясами ферм 1 другого
направления сформировать опорную плоскость
(или поверхность) для ограждающих
конструкций. После установки опорных
конструкций, коими являются угловые колонны,
их обвязывают фермами 1. При количестве ячеек
перекрестной системы 2×2 фермы 1 по контуру
оставляют одиночными, а при количестве ячеек
3×3 - их сдваивают. Затем на контурные фермы

47.

устанавливают внутренние фермы 1 одного
направления. В верхних (сжатых) поясах
внутренних ферм 1 другого направления при
помощи двойных прямых резов выполняют
монтажные окна 4, габариты которых
определяют с учетом ширины поперечного
сечения ферм 1 и минимизации трудоемкости их
сборки. Для вертикальной транспортировки
фермы 1 с монтажными окнами 4 узлы ее
нижнего пояса при помощи такелажных цепей 5
соединяют с прогоном 3, как с монтажной
траверсой. Такелажные цепи 5 выполняют
соединения в форме восьмерок, верхние петли
которых плотно затянуты вокруг прогона 3, а
нижние - обхватывают узлы пояса с
определенными люфтами, достаточными для
линейных и угловых перемещений монтируемой
фермы при ее установке в проектное положение.
При помощи прогона 3 и крана с его стропами 6
монтируемую ферму приводят в вертикальное
положение и в перевернутой позиции
поднимают до низа нижних поясов
установленных ферм другого направления.
Применив еще один комплект такелажных
цепей, прогон 3 подвешивают за нижние пояса
установленных ферм с таким расчетом, чтобы
разворот монтируемой фермы 1 из перевернутой

48.

позиции привел ее в проектное положение. Для
этого разворота стропы крана 6 закрепляют за
верхний пояс, монтажные окна которого
пропускают сквозь монтируемую ферму нижние
пояса и решетки установленных ферм другого
направления. После разворота фермы 1 и
приведения ее в проектное положение
заваривают вставки монтажных окон,
устанавливают доборные стойки решеток 2 и
обваривают соединительные узлы ферм. Прогон
3, использованный в качестве монтажной
траверсы, демонтируют и размещают по проекту
на верхних поясах установленных ферм другого
направления.
Положительным эффектом предлагаемого
решения можно признать не только упрощение
сборки покрытия (перекрытия) из перекрестных
ферм и уменьшение трудоемкости их монтажа,
но и ту гибкость, которая достаточно заметна
при его использовании совместно с новым
способом изготовления монтируемых
конструкций [Марутян А.С. Способ
изготовления решетчатых конструкций из
трубчатых (гнутосварных) профилей. - Патент
№2600887, 27.10.2016, бюл. №30]. Такой подход
обеспечивает существенное снижение
материальных и трудовых затрат за счет того,

49.

что его реализация в значительной мере
основана на современном компактном
оборудовании (в первую очередь сварочном) и
соответствующей квалификации тех, кто на нем
работает как в цеховых, так и построечных
условиях. Продолжающаяся модернизация самих
конструкций и способов их изготовления,
сборки (монтажа) обеспечивает им
определенный спрос в нестабильных условиях
современной конъюнктуры.
Формула изобретения
Способ сборки покрытия (перекрытия) из
перекрестных ферм, включающий установку
одинаковых ферм с доборными стойками
решеток в узлах пересечения ферм, а также
неразрезными прогонами, делящими все ячейки
перекрестной системы пополам, отличающийся
тем, что монтируемые фермы одного из
направлений с монтажными окнами в верхних
(сжатых) поясах подвешивают при помощи
траверсы в перевернутом виде за нижние пояса
установленных ферм другого направления и
разворачивают в проектное положение, при этом
в качестве траверсы используют прогон,
который после сборки очередной фермы
устанавливают посередине ячеек перекрестной
системы.

50.

51.

52.

53.

54.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ УДАРНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 167977
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(13)
U1
(51) МПК
E04B 1/98 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
Статус: может прекратить свое действие (последнее изменение статуса: 09.07.2024)
Пошлина: учтена за 8 год с 09.07.2023 по 08.07.2024. Установленный срок для уплаты
пошлины за 9 год: с 09.07.2023 по 08.07.2024. При уплате пошлины за 9 год в
дополнительный 6-месячный срок с 09.07.2024 по 08.01.2025 размер пошлины
увеличивается на 50%.
1)(22) Заявка: 2016127776, 08.07.2016
4) Дата начала отсчета срока действия патента:
08.07.2016
(72) Автор(ы):
Шульман Стан
Дворкин Наум
Слуцкая Марг
риоритет(ы):
Уздин Алексан
2) Дата подачи заявки: 08.07.2016
Нестерова Оль
5) Опубликовано: 13.01.2017 Бюл. № 2
(73) Патентооблада
6) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 65055 U1, 27.07.2007. RU 148122 U1, 27.11.2014.
SU 1071836 A1, 07.02.1984. RU 2427693 C1, 27.08.2011. RU 2369693 C1, 10.10.2009.
дрес для переписки:
192242, Санкт-Петербург, п/о 242, а/я 30, Шульману С.А.
Общество с огр

55.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ УДАРНЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
(57) Реферат:
Полезная модель относится к строительству, в частности к строительству в сейсмических районах.
Технический результат - повышение надежности устройства. Устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий содержит основание (1), упор в виде штока (2) с шарниром (3), снабженного
упорной диафрагмой (4), тарельчатые пружины (5), помещенные с обеих сторон упорной диафрагмы (4) в
стакане 6, снабженном внешней резьбой (7), на который навинчен рег улировочный стакан (8) с
контргайкой (9). К днищу стакана (6) жестко прикреплен второй шток (10) с шарниром (11),
упирающимся в основание (12). Тарельчатые пружины (5) предварительно напряжены и могут иметь
различную жесткость с разных сторон упорной диафрагмы (4). Шарниры (3) и (11) штоков (2) и (10) могут
быть
выполнены
шаровыми.
3
з.п.
ф-лы,1
ил.
Полезная модель относится к строительству, в
частности к строительству в сейсмических
районах.
Известно устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий - амортизатор,
включающий корпус с упором на внутренней
поверхности, установленные в нем стержень с
ухом, размещенные на стержне распорные
втулки, установленные в последних
упругоэластичные демпферы, размещенные
между ними упорные шайбы и вилку,

56.

установленную в корпусе со стороны свободного
конца стержня, он снабжен установленными на
стержне двумя наборами тарельчатых пружин,
один из которых размещен с зазором
относительно торца корпуса между последним и
распоркой втулкой, а другой - с зазором
относительно торца вилки между последней и
распоркой втулкой, причем большие основания
тарельчатых пружин обращены соответственно к
торцам корпуса и вилки (RU №2079020, F16F
3/10, 16.04.1990).
Недостатком данного устройства является
низкая надежность из-за наличия зазоров внутри
устройства и возможности истирания торцов
корпуса и вилки основаниями тарельчатых
пружин при эксплуатации.
Известно устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий - сборный
резинометаллический амортизатор с осевым
ограничителем, содержащий основание, две
опорные резиновые втулки, фторопластовую
прокладку, установленную между
ограничительным стержнем и опорными
резиновыми втулками, упорные резиновые
втулки, стальные тарелки, фторопластовые
прокладки, установленные между стальными
тарелками и между верхней и нижней гранями

57.

промежуточного корпуса или лапы
оборудования, впрессованные в лапу
оборудования или в отверстие промежуточного
корпуса, защитное полиуретановое кольцо,
ограничительный стержень для повышения
нагрузочных способностей жестко закреплен в
основании (RU №2358167, F16F 7/00, F16F 1/36,
F16F 13/04, F16F 15/08, B63H 21/30, 10.06.2009).
Недостатком данного устройства является
низкая надежность из-за использования в нем
наряду с металлическими элементами различных
синтетических материалов с разными физикомеханическими свойствами и разной
долговечностью.
Наиболее близким по технической сущности к
заявляемой полезной модели является
амортизатор универсальный тарельчатый (RU
№65055, D06B 3/18, 27.07.2007), содержащий
основание, тарельчатые пружины, опорнодистанционные кольца, упор и демпфер в виде
набора резиновых колец, выполненных из
материалов различной твердости,
уменьшающейся от основания к упору, причем
материал колец имеет твердость HS от 50 до 80
ед. по Шору А.
Недостатками данного устройства являются
ограниченная область применения и

58.

недостаточная надежность и долговечность в
связи с использованием резиновых колец.
Задача полезной модели состоит в повышении
надежности устройства за счет упругой
деформации тарельчатых пружин и расширении
области использования устройства в
строительстве в сейсмических районах.
Технический результат достигается тем, что в
устройстве для гашения ударных и
вибрационных воздействий, содержащем
основания, упор и тарельчатые пружины,
размещенные в стакане, упор выполнен в виде
штока с шарниром и снабжен упорной
диафрагмой, а стакан имеет внешнюю резьбу, на
которую навинчен регулировочный стакан с
контргайкой, тарельчатые пружины размещены в
стакане с обеих сторон упорной диафрагмы, а к
днищу стакана жестко прикреплен второй шток с
шарниром, упирающимся в основание.
Тарельчатые пружины с разных сторон упорной
диафрагмы могут иметь различную жесткость и
предварительно напряжены.
Шарниры штоков могут быть выполнены
шаровыми.
Полезная модель поясняется чертежом, на
котором представлено устройство для гашения
ударных и вибрационных воздействий в разрезе.

59.

Устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий содержит основание
1, упор в виде штока 2 с шарниром 3,
снабженного упорной диафрагмой 4,
тарельчатые пружины 5, помещенные с обеих
сторон упорной диафрагмы 4 в стакане 6,
снабженном внешней резьбой 7, на который
навинчен регулировочный стакан 8 с
контргайкой 9. К днищу стакана 6 жестко
прикреплен второй шток 10 с шарниром 11,
упирающимся в основание 12. Тарельчатые
пружины 5 предварительно напряжены и могут
иметь различную жесткость с разных сторон
упорной диафрагмы 4. Шарниры 3 и 11 штоков 2
и 10 могут быть выполнены шаровыми.
Устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий работает следующим
образом. Устройство размещается между
источником ударных и вибрационных
воздействий и защищаемой конструкцией, к
которым жестко прикрепляются основания 1 и
12. Благодаря наличию шарниров 3 и 11 у
штоков 2 и 10, силовые, а именно вибрационные
и ударные, воздействия ориентированы вдоль
устройства. Если воздействия имеют двухосное
направление, шарниры 3 и 11 выполняются
шаровыми. Предварительно размещенным в

60.

стакане 6 тарельчатым пружинам 5 с помощью
регулировочного стакана 8, завинчиваемого по
резьбе 7, задается расчетное обжатие на
величину 0.1-0.8 несущей способности пружин.
Усилие предварительного обжатия фиксируется
контргайкой 8. Гашение вибрационных и
ударных воздействий обеспечивается в упругой
стадии, причем тарельчатые пружины 5,
помещенные с обеих сторон упорной диафрагмы
4, работают в противофазе, в зависимости от
направления внешнего воздействия. При
внешних воздействиях, различных по величине в
противоположных направлениях, тарельчатые
пружины 5 с левой и правой сторон упорной
диафрагмы 4 могут иметь различную жесткость.
По сравнению с прототипом данное устройство
обладает повышенной надежностью за счет
упругой деформации тарельчатых пружин,
размещаемых в стакане и упирающихся в днище
стакана и упорную диафрагму. Расположение
пружин с двух сторон упорной диафрагмы
позволяет избежать ударов в первый момент
появления ударных и вибрационных
воздействий.
Формула полезной модели
1. Устройство для гашения ударных и
вибрационных воздействий, содержащее

61.

основания, упор и тарельчатые пружины,
размещенные в стакане, отличающееся тем, что
упор выполнен в виде штока с шарниром и
снабжен упорной диафрагмой, а стакан имеет
внешнюю резьбу, на которую навинчен
регулировочный стакан с контргайкой,
тарельчатые пружины размещены в стакане с
обеих сторон упорной диафрагмы, а к днищу
стакана жестко прикреплен второй шток с
шарниром, упирающимся в основание.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что
тарельчатые пружины с разных сторон упорной
диафрагмы имеют различную жесткость.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем,
что тарельчатые пружины предварительно
напряжены.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что
шарниры штоков выполнены шаровыми.

62.

63.

Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойчивых и легкосбрасываемых
соединений использующие систему демпфирования
фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения
взрывной сейсмической энергии RU 2010136749 МПК E04
C 2/00
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
(13)
U
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
ДЕЛОПРОИЗВОДСТВО ПО ЗАЯВКЕ НА
ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ
(12)
Состояние делопроизводства: Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 30.05.2012)
1)(22) Заявка: 2010135746, 26.08.2010
ыдан патент № 102 160
Делопроизводство
Исходящая корреспонденция
Уведомление о зачете пошлины
22.12.2010
Решение о выдаче патента
18.10.2010
Уведомление о поступлении документов заявки
30.08.2010

64.

https://patents.s3.yandex.net/RU2010136746A_20130120.pdf
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
(19)
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
(51)
МПК
E04C 2/00(2006.01)
(21)(22)
Заявка:
2010136746/03, 2010.09.01
(22)
Дата подачи заявки: 2010.09.01
(45)
Опубликовано: 2013.01.20
(71)
Заявители:
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
(72)
Авторы:
Подгорный Олег Александрович (RU)
Акифьев Александр Анатольевич (RU)
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU)
Родионов Владимир Викторович (RU)
Гусев Михаил Владимирович (RU)
Коваленко Александр Иванович (RU)
Реферат
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение проема/проемов рассчитанной площади для
снижения до допустимой величины взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах,
отличающийся тем, что в объеме каждого проема организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей, ограниченных
эластичным огнестойким материалом и установленных на легкосбрасываемых фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и
землетрясении, при этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во всем объеме проема, а в момент взрыва и землетрясения под
действием взрывного давления обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют их выброс из проема и соскальзывают с
болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на высокоподатливых с высокой степенью
подвижности фрикционных, скользящих соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм
жесткости, состоящих из стальных регулируемых натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности, позволяющие перемещаться
перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия 115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65
мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению конструкции при аварийных взрывах и сильных
землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или
зубчатой шайбой, которая распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению
сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду
колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и гибких
диафрагмах «сэндвич»-панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
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».
Способ защиты здания и сооружения при взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легкосбрасываемых соединений
https://ppt-online.org/819792
Способ защиты здания и сооружения при взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легкосбрасываемых соединений

65.

https://ppt-online.org/823085
Приложение: изобретение СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ
ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ № 2010136746, 165076, 1143895, 1168755,
1174616, 1760020, 2550777, 8588604 проф дтн ПГУПС Уздина А М
Dogovor grafik na razrabotku tipovix konstruktsiy bistrovozvodimix bistrosobiraemix mostov 679 str.docx
https://disk.yandex.ru/d/hp54xIFifDbkTQ
Dogovor grafik na razrabotku tipovix konstruktsiy bistrovozvodimix bistrosobiraemix mostov 679 str
https://studylib.ru/doc/6392499/dogovor-grafik-na-raz.....
https://mega.nz/file/WdgDwJqL#DVDdXn1KeCbuvXCHs9HDJUU..
https://mega.nz/file/6MhgGTbQ#rqdfNXbBsRrA8njlcXd2_DF..
https://ibb.co/YPtg70S https://ibb.co/album/MyJ64R
SPBGASU Predlojeniya dogovor grafik na razrabotku alboma SHIFR 1010-2c.94 vipusk 0-2 konstruktsiy 439
https://ppt-online.org/1314283
Большое спасибо!
Отправленное 06.03.2023 Вами письмо в электронной форме за номером ID=9900225 будет доставлено и с
момента поступления в Администрацию Президента Российской Федерации зарегистрировано в течение трех
дней.
Президенту Российской Федерации
:
Фамилия, имя, отчество: Мажиев Хасан Нажоевич
Организация: Организация "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН 1022000000824 ИНН 2014000780
Адрес электронной почты: [email protected]
Телефон: 8126947810
Тип: обращение
Текст
Редакция газеты Армия Защитников Отечества направляет в Минстрой договор на 500 тр аванс на 250 на
разработку типового альбома сборно разборных армейских переправ мостов Прошу оказать помощь
Отправлено: 6 марта 2023 года, 06:27
Ваше обращение в адрес Правительства Российской Федерации поступило на почтовый сервер и будет
рассмотрено отделом по работе с обращениями граждан. Номер Вашего обращения 2083831.
Закрыть
Лайк
Показать список поделившихся
https://vk.com/wall782713716_632
Конструктивные решения обеспечение демпфирующей сейсмоизоляции и взрывобезопасности железнодорожных мостов,
с использованием антисейсмических демпфирующих связей Кагановского и их программная реализация в SCAD Office
аварийно- расчетной ситуации для исключения прогрессирующего обрушения от особых воздействий по изобретениям
№№ 2193635, 2406798,1143895, 1168755, 1174616,165076 «Опора сейсмостойкая»
https://www.wessex.ac.uk/components/com_chronoforms5/chronoforms/uploads/Abstract/20201107225951_LIIZHT_Design_soluti
ons_providing_damping_seismic_isolation_and_explosion_safety_of_railway_bridges_using_antiseismic_Damping_Kaganovsky_85_str.pdf
https://ru.scribd.com/document/483344408/SPBGASU-Design-Solutions-Providing-Damping-Seismic-Isolation-and-ExplosionSafety-of-Railway-Bridges-Using-Anti-seismic-Damping-Kaganovsky-225-Str
https://yadi.sk/d/1YEaMxuoV-gYJQ https://ppt-online.org/827045
https://dzen.ru/a/X6cr3rH7zy4jnKp9
https://yandex.ru/patents/doc/SU1143895A1_19850307
Болтовое соединение

66.

(19)
SU
(11)
1 143 895
(13)
A1
(51)
МПК
F16B 5/02(2006.01)
F16B 35/04(2006.01)
(21)(22)
Заявка:
3661763, 1983.11.11
(22)
Дата подачи заявки: 1983.11.11
(45)
Опубликовано: 1985.03.07
(72)
Авторы:
САВЕЛЬЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ
УЗДИН АЛЕКСАНДР МОИСЕЕВИЧ
ХУСИД РАИСА ГРИГОРЬЕВНА
(56)
Документы, цитированные в отчѐте о поиске:
1. Патент CШA № 3692341, кл. F 16 В 5/00, 1972. 2. «Cтроитель ая механика и расчет сооружений,
1975, №2, с. 40-44 (прототип).
Иллюстрации3
https://patentimages.storage.googleapis.com/2a/50/f5/ea3747d03b46fb/SU1168755A1.pdf
Болтовое соединение
Landscapes
Connection Of Plates

67.

Show more
SU1168755A1
USSR - Soviet Union
Download PDF Find Prior Art Similar
Other languages
English
Inventor
Vladimir N Savelev
Aleksandr M Uzdin
Raisa G Khusid
Worldwide applications
1983 SU
Application SU833687682A events
1983-11-11
Application filed by Nii Mostov
1983-11-11
Priority to SU833687682A
1985-07-23
Application granted
1985-07-23
Publication of SU1168755A1
Info
Cited by (1)
Similar documents
Priority and Related Applications
External links
Espacenet
Global Dossier
Discuss
Description
Изобретение относится к болтовым фрикционным соединениям, подверженным действию
интенсивных динамических нагрузок.
Целью изобретения является повы- 5 шение надежности соединения путем обеспечения
многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках.

68.

Для достижения этой цели в болтовом соединении, содержащем несколько Ю
пдследовательно соединенных пакетов деталей с овальными отверстиями, большие оси
которых расположены вдоль оси соединения по линии нагрузки, и крепежные элементы,
установленные в 15 эти отверстия, диаметр крепежных элементов в каждом последующем
пакете меньше их диаметра в предыдущем пакете.
На фиг. 1 показано болтовое сое- 20 динение; на фиг.2 - вариант выполнения болтового
соединения, содержащий четыре последовательно соединенных пакета деталей; на фиг.З диаграмма деформирования соединения (сплошная 25 линия характеризует работу
соединения, изображенного на фиг.1, пунктирная - на фиг.2].
Болтовое соединение содержит два или более листов 1, накладки 2, прэк-30 ладки 3. В
листах,- накладках и прокладках выполнены овальные отверстия 4, в которых размещены
крепежные элементы 5, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. Диаметр хотя
бы одного из болтов, по крайней мере, в одном из последовательно соединенных пакетов,
меньше диаметра болтов в предыдущем пакете. При этом диаметры болтов выбраны так,
что несущая способность соединения по преодолению всех сил трения не ·' превосходит
несущей способности соединения по условию среза болтов и смятия листов пакета.
При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета 1, стянутого
высокопрочными болтами 5, не преодолеваются и соединение работает упруго (участок 0-1 на
диаграмме деформирования фиг.З).
С увеличением нагрузки произойдет взаимное проскальзывание соединяемых листов 1 или
прокладок 3 относительно накладок 2 в зоне обжатия их болтами меньшего диаметра, при
этом на диаграмме деформирования будет иметь место "площадка текучести" (участок 1-2 на
диаграммах деформирования); взаимное смещение листов будет иметь место до тех пор,
пока болты 5 не упрутся в края овальных отверстий 4 в зоне проскальзывания; после этого
соединение снова работает упруго (участок 2-3 на диаграммах деформирования) . При
дальнейшем увеличении нагрузки картина деформирования повторяется (участки 3-4 на
сплошной и 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8 на пунктирной диаграммах деформирования); после того, как
все болты соединения упрутся в края овальных отверстий, соединение работает упруго
(участки 4-5 и 8-9 на соответствующих диаграммах деформирования), а затем происходит
разрушение соединения за счет смятия листов пакета, и срезки болтов Участки 4-6 и 8-10 на
диаграммах деформирования).
https://patentimages.storage.googleapis.com/81/a4/86/7febffd3154df5/SU1174616A1.pdf
Болтовое соединение плоских деталей встык
Abstract
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ ВСТЫК с накладками и овальными
отверсти ми под болты, отличающеес тем, что, с целью повышени надежности соединени и
соедин емых конструкций путем улучшени демпфирующих свойств соединени ,
контактирующие поверхности деталей и накладок по разные стороны от стыка выполнены с
разной шероховатостью .
Landscapes
Vibration DampersVibration Prevention Devices
Show more

69.

SU1174616A1
USSR - Soviet Union
Download PDF Find Prior Art Similar
Other languages
English
Inventor
Владимир Николаевич Савельев
Александр Моисеевич Уздин
Раиса Григорьевна Хусид
Worldwide applications
1983 SU
Application SU833661151A events
1983-11-11
Application filed by Научно-Исследовательский Институт Мостов
1983-11-11
Priority to SU833661151A
1985-08-23
Application granted
1985-08-23
Publication of SU1174616A1
Info
Non-patent citations (1)
Cited by (3)
Similar documents
Priority and Related Applications
External links
Espacenet
Global Dossier
Discuss
Description
72
(Л
Од

70.

cpaz.l 5 4 . Изобретение относитс к области болтовых фрикционных соединений стальных
листов, элементов сооружений, подверженных динамическим воздействи м. Цель изобретени
- повышение надежности соединени и соедин емых конструкций путем улучшени
демпфируюших свойств соединени . Поставленна цель достигаетс тем, что контактируюшие
поверхности деталей и накладок по разные стороны от стыка выполнены с разной
шероховатостью. На фиг. 1 показано болтовое соединение плоских деталей встык,
продольный разрез; на фиг. 2 - вариант соединени при наличии зазоров в накладках и
прокладках; на фиг. 3 - диаграммы деформировани соединений . Болтовое соединение
содержит два или более металлических листов 1, накладки 2, прокладки 3, в листах,
накладках и прокладках выполнены овальные отверсти 4, через которые пропушены
высокопрочные болты 5, объедин ющие листы, прокладки и накладки в пакет. Прокладки и
накладки могут быть выполнены с зазорами 6, чередующимис друг по отношению к другу.
Шероховатость обжимаемых болтами листов по одну сторону от стыка меньше, чем
шероховатость по другую сторону от стыка, при этом коэффициент трени уменьшаетс при
переходе через зазор в накладке или прокладке . При малых горизонтальных нагрузках сила
трени между листами пакета, ст нутого высокопрочными болтами 5, не преодолеваетс и
соединение работает упруго (участок О-1 на диаграммах деформировани ). С увеличением
нагрузки происходит взаимное проскальзывание соедин емых листов или прокладок 3
относительно накладок 2 контакта листов с меньшей шероховатостью, при этом на диаграмме
дефюрмировани имеет м,есто «площадка текучести (участок 1-2). Взаимное смещение
листов происходит до упора болтов 5 в кра овальных отверстий 4 в зоне проскальзывани ,
после чего соединение снова работает упруго (участок 2-3). При дальнейшем увеличении
нагрузки картина деформировани повтор етс (участки 3-4 на сплошной и 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8
на пунктирной диаграмме деформировани ). После того как все болты соединени дойдут до
упора в кра овальных отверстий, соединение начинает работать упруго (участки 4-5 и 8-9), а
затем происходит разрушение соединени за счет сн ти листов пакета и среза болтов (участки
5-6 и 9-10). Вариант соединени , отличающийс наличием зазоров в накладках и прокладках,
характеризуетс 2п участками пластического течени («площадками текучести), где п-число
зазоров в прокладках (счита стыковой зазор между листами ), что дает возможность в полной
мере реализовать принцип многокаскадного демпфировани колебаний, заключающийс в
поочередном включении демпфирующих элементов по мере увеличени нагрузки.
О
иг.5
Claims (1)
Hide Dependent
1. БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ ВСТЫК с накладками и овальными
отверстиями под болты, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности
соединения и соединяемых конструкций путем улучшения демпфирующих свойств
соединения, контактирующие поверхности деталей и накладок по разные стороны от
стыка выполнены с разной шероховатостью.
Фиг. 1
SU ,1174616 >
При малых горизонтальных нагрузках сила трения между листами пакета, стянутого
высокопрочными болтами 5, не преодолевается и соединение работает
упруго 5 (участок 0—1 на диаграммах деформирования). С увеличением нагрузки
происходит взаимное проскальзывание соединяемых листов или прокладок 3
относительно накладок 2 контакта листов с меньшей шероховатостью, при этом на

71.

диаграмме деформирования 10 имеет место «площадка текучести» (участок 1—2).
Взаимное смещение листов происходит до упора болтов 5 в края овальных отверстий 4
в зоне проскальзывания, после чего соединение снова работает упруго (участок 2—3).
При дальнейшем увеличении нагрузки картина деформирования повторяется (участки
3—4 на сплошной и 3—4, 4—5, 5—6, 6—7, 7—8 на пунктирной диаграмме
деформирования). После того как все болты соединения дойдут до упора в края
овальных отверстий, соединение начинает работать упруго (участки 4—5 и 8—9), а
затем происходит разрушение соединения за счет снятия листов пакета и среза болтов
(участки 5—6 и 9—10). Вариант соединения, отличающийся наличием зазоров в
накладках и прокладках, характеризуется 2п участками пластического течения
(«площадками текучести»), где η—число зазоров в прокладках (считая стыковой зазор
между листами), что дает возможность в полной мере реализовать принцип
многокаскадного демпфирования колебаний, заключающийся в поочередном включении
демпфирующих элементов по мере увеличени
https://patents.google.com/patent/SU1174616A1/ru
https://patentimages.storage.googleapis.com/2a/50/f5/ea3747d03b46fb/SU1168755A1.pdf
Болтовое соединение
Landscapes
Connection Of Plates
Show more
SU1168755A1
USSR - Soviet Union
Download PDF Find Prior Art Similar
Other languages
English
Inventor
Vladimir N Savelev
Aleksandr M Uzdin
Raisa G Khusid
Worldwide applications
1983 SU
Application SU833687682A events
1983-11-11
Application filed by Nii Mostov

72.

1983-11-11
Priority to SU833687682A
1985-07-23
Application granted
1985-07-23
Publication of SU1168755A1
Info
Cited by (1)
Similar documents
Priority and Related Applications
External links
Espacenet
Global Dossier
Discuss
Description
Изобретение относится к болтовым фрикционным соединениям, подверженным действию интенсивных
динамических нагрузок.
Целью изобретения является повы- 5 шение надежности соединения путем обеспечения многокаскадного
демпфирования при динамических нагрузках.
Для достижения этой цели в болтовом соединении, содержащем несколько Ю пдследовательно соединенных
пакетов деталей с овальными отверстиями, большие оси которых расположены вдоль оси соединения по линии
нагрузки, и крепежные элементы, установленные в 15 эти отверстия, диаметр крепежных элементов в каждом
последующем пакете меньше их диаметра в предыдущем пакете.
На фиг. 1 показано болтовое сое- 20 динение; на фиг.2 - вариант выполнения болтового соединения,
содержащий четыре последовательно соединенных пакета деталей; на фиг.З - диаграмма деформирования
соединения (сплошная 25 линия характеризует работу соединения, изображенного на фиг.1, пунктирная - на
фиг.2].
Болтовое соединение содержит два или более листов 1, накладки 2, прэк-30 ладки 3. В листах,- накладках и
прокладках выполнены овальные отверстия 4, в которых размещены крепежные элементы 5, объединяющие
листы, прокладки и накладки в пакет. Диаметр хотя бы одного из болтов, по крайней мере, в одном из
последовательно соединенных пакетов, меньше диаметра болтов в предыдущем пакете. При этом диаметры
болтов выбраны так,
что несущая способность соединения по преодолению всех сил трения не ·' превосходит несущей способности
соединения по условию среза болтов и смятия листов пакета.
При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета 1, стянутого высокопрочными
болтами 5, не преодолеваются и соединение работает упруго (участок 0-1 на диаграмме деформирования фиг.З).
С увеличением нагрузки произойдет взаимное проскальзывание соединяемых листов 1 или прокладок 3
относительно накладок 2 в зоне обжатия их болтами меньшего диаметра, при этом на диаграмме
деформирования будет иметь место "площадка текучести" (участок 1-2 на диаграммах деформирования);
взаимное смещение листов будет иметь место до тех пор, пока болты 5 не упрутся в края овальных отверстий 4
в зоне проскальзывания; после этого соединение снова работает упруго (участок 2-3 на диаграммах
деформирования) . При дальнейшем увеличении нагрузки картина деформирования повторяется (участки 3-4 на
сплошной и 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8 на пунктирной диаграммах деформирования); после того, как все болты
соединения упрутся в края овальных отверстий, соединение работает упруго (участки 4-5 и 8-9 на

73.

соответствующих диаграммах деформирования), а затем происходит разрушение соединения за счет смятия
листов пакета, и срезки болтов Участки 4-6 и 8-10 на диаграммах деформирования).
фиг?
Фиг.З
Claims (1)
Hide Dependent
1.
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее последовательно соединенные пакеты
деталей с овальными отверстиями, большие оси которых расположены вдоль оси
соединения по линии нагрузки, и крепежные элементы, установленные в эти отверстия,
отличающееся тем, что, с целью повышения надежности соединения путем
обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках, диаметр
крепежных элементов в каждом последующем пакете меньше диаметра крепежных
элементов в предыдущем пакете.
1168755
Фиг. 1
https://patents.google.com/patent/SU1168755A1/ru
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

74.

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
Сборка ФПС
49
7
Список литературы
51

75.

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

76.

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

77.

2.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные и
долговечные машины, оборудование и приборы могут быть созданы только при
удачном решении теоретических и прикладных задач сухого и вязкого трения, смазки и
износа, т.е. задач трибологии и триботехники.
Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение (трибос –
трение, логос – наука). Трибология охватывает экспериментально-теоретические
результаты исследований
физических (механических, электрических, магнитных,
тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.
Триботехника – это система знаний о практическом применении трибологии при
проектировании, изготовлении и эксплуатации трибологических систем.
С трением связан износ соприкасающихся тел – разрушение поверхностных слоев
деталей подвижных соединений, в т.ч. при резьбовых соединениях. Качество
соединения определяется внешним трением в витках резьбы и в торце гайки и головки
болта (винта) с соприкасающейся деталью или шайбой. Основная характеристика
крепежного резьбового соединения – усилие затяжки болта (гайки), - зависит от
значения
и
стабильности
моментов сил
трения сцепления, возникающих
при
завинчивании. Момент сил сопротивления затяжке содержит две составляющих: одна
обусловлена молекулярным воздействием в зоне фактического касания тел, вторая –
деформированием
тончайших
поверхностей
слоев
контактирующими
микронеровностями взаимодействующих деталей.
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

78.

1. Основные понятия: сухое и вязкое трение; внешнее и внутреннее трение,
пограничное трение; виды сухого трения.
Трение – физическое явление, возникающее при относительном движении
соприкасающихся газообразных, жидких и твердых тел и вызывающее сопротивление
движению тел или переходу из состояния покоя в движение относительно конкретной
системы отсчета.
Существует два вида трения: сухое и вязкое.
Сухое трение возникает при соприкосновении твердых тел.
Вязкое трение возникает при движении в жидкой или газообразной среде, а также
при наличии смазки в области механического контакта твердых тел.
При учете трения (сухого или вязкого) различают внешнее трение и внутренне
трение.
Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух тел, находящихся
в соприкосновении, при этом сила сопротивления движению зависит от взаимодействия
внешних поверхностей тел и не зависит от состояния внутренних частей каждого тела.
При внешнем трении переход части механической энергии во внутреннюю энергию тел
происходит только вдоль поверхности раздела взаимодействующих тел.
Внутреннее трение возникает при относительном перемещении частиц одного и
того же тела (твердого, жидкого или газообразного). Например, внутреннее трение
возникает при изгибе металлической пластины или проволоки, при движении жидкости
в трубе (слой жидкости, соприкасающийся со стенкой трубы, неподвижен, другие слои
движутся с разными 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

79.

1867 г. английским физиком, механиком и математиком Уильямом Томсоном (лордом
Кельвиным).1)
Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (1452-1519). В
1519 г. он сформулировал закон трения: сила трения, возникающая при контакте тела с
поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе прижатия тел), при этом
коэффициент пропорциональности – величина постоянная и равна 0,25:
F 0 ,25 N .
Через 180 лет модель Леонарда да Винчи была переоткрыта французским
механиком
и физиком
Гийомом Амонтоном2), который ввел в науку понятие
коэффициента трения как французской константы и предложил формулу силы трения
скольжения:
F f N.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной
плоскости) впервые предложил формулу:
f tg ,
где f – коэффициент трения; - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения Леонарда да
Винчи – Амонтона:
F f N,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного движения
тела по наклонной плоскости:
f tg
2S
g t 2 cos 2
,
где t – промежуток времени движения тела по плоскости на участке длиной S;
g – ускорение свободно падающего тела.
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].
2)
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.

80.

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

81.

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:
(рис. 2.1 в).
FСК fСК N
Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
X
G
X
G
а)
N
Fсц
б)
в)
Рис.2.1
Сила сцепления (сила трения покоя) пропорциональна силе давления на опорную
поверхность (или нормальной реакции этой поверхности) и не может быть больше
максимального значения, определяемого произведением коэффициента сцепления на
силу давления (или на нормальную реакцию опорной поверхности):
FСЦ f СЦ N .
Коэффициент сцепления (трения покоя), определяемый опытным путем в момент
перехода тела из состояния покоя в движение, всегда больше коэффициента трения
скольжения для одной и той же пары соприкасающихся тел:
f СЦ f СК .
Отсюда следует, что:

82.

max
FСЦ
FСК ,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения тела, к
которому приложена эта сила, имеет вид (рис.2.2).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения за
max до F
очень короткий промежуток времени изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2). Этим
промежутком времени часто пренебрегают.
В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент трения
скольжения зависит от скорости (законы Кулона установлены при равномерном
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
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].

83.

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).
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.

84.

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.
Так как равнодействующая N
реакций опорной поверхности в точках зоны
контакта смещена в сторону скорости центра колеса, непрерывно набегающего на
впереди лежащее микропрепятствие (распределение реакций в точках контакта
несимметричное – рис.2.4), то возникающая при этом пара сил N и G ( G - сила
тяжести) оказывает сопротивление качению (возникновение качения обязано силе
C
Vc
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4

85.

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 веса.
Fсц
N
Колесо,
катящееся
по
рельсу,
испытывает
сопротивление движению, которое можно отразить
Рис. 2.5
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.

86.

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

87.

Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
Процессы износа контактных поверхностей при трении
Молекулярное сцепление приводит к образованию связей между трущимися
парами. При сдвиге они разрушаются. Из-за шероховатости поверхностей трения
контактирование пар происходит площадками. На площадках с небольшим давлением
имеет место упругая, а с большим давлением - пластическая деформация. Фактическая
площадь соприкасания пар представляется суммой малых площадок. Размеры площадок
контакта достигают 30-50 мкм. При повышении нагрузки они растут и объединяются. В
процессе разрушения контактных площадок выделяется тепло, и могут происходить
химические реакции.
Различают три группы износа: механический - в форме абразивного износа,
молекулярно-механический - в форме пластической деформации или хрупкого
разрушения и коррозийно-механический - в форме коррозийного и окислительного
износа.
Активным
фактором
износа
служит
газовая
среда,
порождающая
окислительный износ. Образование окисной пленки предохраняет пары трения от
прямого контакта и схватывания.
Важным
фактором
является
температурный
режим
пары
трения.
Теплота
обусловливает физико-химические процессы в слое трения, переводящие связующие в
жидкие фракции, действующие как смазка. Металлокерамические материалы на
железной основе способствуют повышению коэффициента трения и износостойкости.
Важна быстрая приработка трущихся пар. Это приводит к быстрому локальному
износу и увеличению контурной площади соприкосновения тел. При медленной
приработке локальные температуры приводят к нежелательным местным изменениям
фрикционного материала. Попадание пыли, песка и других инородных частиц из
окружающей среды приводит к абразивному разрушению не только контактируемого
слоя, но и более глубоких слоев. Чрезмерное давление, превышающее порог
схватывания, приводит к разрушению окисной пленки, местным вырывам материала с
последующим, абразивным разрушением поверхности трения.
Под
нагруженностью
фрикционной
пары
понимается
совокупность
условий
эксплуатации: давление поверхностей трения, скорость относительного скольжения

88.

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)
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

89.

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
3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС являются
экспериментальные исследования одноболтовых нахлесточных соединений
[13], позволяющие вскрыть основные особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг. были
выполнены
экспериментальные
нахлесточных
соединений
такого
исследования
типа.
Анализ
деформирования
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
неподвижность
шайбах
соединяемых
элементов
высокопрочных
болтов.
при
При
сохраняющих
этом
за
счет

90.

деформации болтов в них растет сила натяжения, и как следствие растут
силы трения по всем плоскостям контактов.
На третьей стадии происходит срыв с
места одной из шайб и дальнейшее
взаимное
смещение
элементов.
В
соединяемых
процессе
подвижки
наблюдается интенсивный износ во всех
контактных парах, сопровождающийся
падением
следствие,
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
1 – упругая работа ФПС;
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных
поверхностей.
натяжения
болтов
снижение
и,
как
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

91.

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

92.

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 N 0 - начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
a
EF , где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
l
N1 k f ( s ) - увеличение натяжения болта вследствие его деформации;
- падение натяжения болта вследствие его пластических
N2 ( s )
деформаций;
s - величина подвижки в соединении, - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1 N 2 0 .
Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V можно
представить в виде:
V
d d ds
V ср ,
dt
ds dt
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a k N0 к f ( s ) ( s ) ,
(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)

93.

3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для
стыковых
соединений
общий
интеграл
(3.5)
существенно
упрощается, так как в этом случае N 1 N 2 0 , и обращаются в 0 функции f ( z )
и ( z ) , входящие в (3.5). С учетом сказанного использование интеграла. (3.5)
позволяет получить следующую формулу для определения величины износа
:
1 e kas k N0 a 1
(3.6)
Падение натяжения N при этом составит:
N 1 e kas k N0 ,
а
несущая
(3.7)
способность
соединений
определяется по формуле:
T T0 f N T0 f 1 e kas k N 0 a 1
T0 1 1 e kas k a 1 .
(3.8)
Как видно из полученной формулы
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
относительная
несущая
способность
соединения КТ =Т/Т0 определяется всего
двумя параметрами - 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
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
видно из рисунка, с ростом толщины пакета
падает влияние износа листов на несущую
способность соединений. В целом падение

94.

несущей способности соединений весьма существенно и при реальных
величинах подвижки s 2 3см составляет для стыковых соединений 80-94%.
Весьма существенно на характер падений несущей способности соединения
сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости
несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×10-8 H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности
соединения
превосходит
50%.
Такое
падение
натяжения
должно приводить к существенному росту взаимных смещений соединяемых
деталей и это обстоятельство должно учитываться в инженерных расчетах.
Вместе с тем рассматриваемый эффект будет приводить к снижению
нагрузки, передаваемой соединением. Это позволяет при использовании ФПС
в качестве 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
x
8l 2 1
2
2l
2
cos
1 s
2
4l
2
dx 1
cos
2l
1
dx
2
2 2
1 s cos x dx
8l 2
2l
1
2
s 2 2
.
8l
Удлинение болта при этом определится по формуле:
l L l
s 2 2
.
8l
(3.10)

95.

Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется
коэффициентом k, который может быть определен из экспериментальных
данных, получим следующее представление для f(s):
f(s) s
2
.
l
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела болта
будет иметь место лишь до момента срыва его головки, т.е. при s < s0. Для
записи этого факта воспользуемся единичной функцией Хевисайда :
s2
f ( s ) ( 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
s
N0
k
2
2
( 1 e k1as ) s 2
s
1 e k1as ,
a
al
k1a
k1a 2
(3.14)
при Sпл< s<S0
( s ) I ( Sпл ) k1(
( 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
(3.16)
Несущая способность соединения определяется при этом выражением:
T T0 fv a .
(3.17)

96.

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.
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

97.

Теоретическая диаграмма деформирования ФПС

98.

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

99.

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
Рис. 4.1 Общий вид образцов
количества болтов, и соединение становится громоздким. Для уменьшения
ПС с болтами 48 мм
числа
болтов
необходимо
увеличение
их
диаметра.
Поэтому
было
рассмотрено ФПС с болтами наибольшего диаметра 48 мм. Общий вид
образцов показан на рис. 4.1.
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД.
Высокопрочные болты были изготовлены тензометрическими из стали 40Х
"селект" в соответствии с требованиями [6]. Контактные поверхности
пластин были обработаны протекторной цинкосодержащей грунтовкой ВЖС41
после
дробеструйной
протарированы
соединений
с
помощью
натягивались
очистки.
Болты
были
электронного пульта
по
этому
же
пульту
АИ-1
в
предварительно
и
при
сборке
соответствии
с

100.

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
обеспечивалась
путем
на
удара
стенде
импульсная
движущейся
массы
нагрузка
на
ФПС
М через резиновую
прокладку в рабочую тележку, связанную с ФПС жесткой тягой. Масса и
скорость тележки, а также жесткость прокладки подбирались таким образом,
чтобы при неподвижной рабочей тележке получился импульс силы с
участком, на котором сила сохраняет постоянное значение, длительностью
около 150 мс. Амплитудное значение импульса силы подбиралось из условия
некоторого
превышения
несущей
способности
ФПС.
Каждый
образец
доводился до реализации полного смещения по овальному отверстию.
Во время испытаний на стенде и пресс-пульсаторах контролировались
следующие параметры:
• величина динамической продольной силы в пакете ФПС;
• взаимное смещение пластин ФПС;
• абсолютные скорости сдвига пластин ФПС;
• ускорение движения пластин ФПС и ударные массы (для испытаний на
стенде).
После
каждого
нагружения
проводился
замер
напряжения
высокопрочного болта.
Из полученных в результате замеров данных наибольший интерес
представляют для нас зависимости продольной силы, передаваемой на
соединение (несущей способности ФПС), от величины подвижки S. Эти
зависимости могут быть получены теоретически по формулам, приведенным
выше в разделе 3. На рисунках 4.2 - 4.3 приведено графическое

101.

Рис. 4.2, 4.3 Экспериментальные диаграммы деформирования ФПС для
болтов 22 мм и 24 мм.
представление полученных диаграмм деформирования ФПС. Из рисунков
видно, что характер зависимостей Т(s) соответствует в целом принятым
гипотезам и результатам теоретических построений предыдущего раздела. В
частности, четко проявляются три участка деформирования соединения: до
проскальзывания элементов соединения, после проскальзывания листов
пакета и после проскальзывания шайбы относительно наружного листа
пакета.
Вместе
с
тем,
необходимо
отметить
существенный
разброс
полученных диаграмм. Это связано, по-видимому, с тем, что в проведенных
испытаниях принят наиболее простой приемлемый способ обработки листов
пакета.
Несмотря
на
наличие
существенного
разброса,
полученные
диаграммы оказались пригодными для дальнейшей обработки.
В результате предварительной обработки экспериментальных данных
построены диаграммы деформирования нахлесточных ФПС. В соответствии с
ранее изложенными теоретическими разработками эти диаграммы должны
описываться уравнениями вида (3.14). В указанные уравнения входят 9
параметров:
N0— начальное натяжение; f0 — коэффициент трения покоя;
k0 — коэффициент, определяющий влияние скорости на коэффициент
трения скольжения;
k1— коэффициент износа по контакту трущихся листов пакета;
k2— коэффициент износа по контакту листа и шайбы;
Sпл — предельное смещение, при котором возникают пластические
деформации в теле болта;

102.

S0— предельное смещение, при котором возникает срыв шайбы болта
относительно листа пакета;
к — коэффициент, характеризующий увеличение натяжения болта вследствие геометрической нелинейности его работы;
q — коэффициент, характеризующий уменьшение натяжения болта
вследствие его пластической работы.
Обработка экспериментальных данных заключалась в определении этих
9 параметров. При этом параметры варьировались на сетке их возможных
значений. Для каждой девятки значений параметров по методу наименьших
квадратов
вычислялась
экспериментальной
величина
диаграммами
невязки
между
деформирования,
расчетной
причем
и
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.
и
4.5
4.4
приведены
характерные
диаграммы
деформиров
ания
Рис.4.4
Рис. 4.5
ФПС,
полученные
эксперимент
ально и соответствующие им теоретические диаграммы. Сопоставление
расчетных и натурных данных указывают на то, что подбором параметров
ФПС удается добиться хорошего совпадения натурных и расчетных диаграмм
деформирования ФПС. Расхождение диаграмм на конечном их участке
обусловлено резким падением скорости подвижки перед остановкой, не

103.

учитываемым в рамках предложенной теории расчета ФПС. Для болтов
диаметром
24
мм
было
обработано
8
экспериментальных
диаграмм
деформирования. Результаты определения параметров соединения для
каждой из подвижек приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Результаты определения параметров ФПС
параметры k1106, k2
k ,
S0, SПЛ
q,
f0 N0, к
1
6
-1
N подвижки кН10 , с/мм мм мм мм
кН
1
кН1
11
32
0.25 11
9 0.0000 0.34 105 260
2
8
15
0,24 8
7 0.0004
0.36 152 90
1
3
12
27
0.44 13.5 11.2 0.0001
0.39 125 230
4
4
7
14
0.42 14.6 12 0.0001
0.29 193 130
2
5
14
35
0.1
8 4.2 0.0006
0.3 370 310
1
6
6
11
0.2 12
9 0.0000 0.3 120 100
7
8
20
0.2 19 16 0.0000
0.3 106 130
2
8
8
15
0.3
9 2.5 0.0002
0.35
154 75
1
8
Приведенные
в
таблице
4.1
результаты
вычислений
параметров
соединения были статистически обработаны и получены математические
ожидания и среднеквадратичные отклонения для каждого из параметров. Их
значения приведены в таблице 4.2. Как видно из приведенной таблицы,
значения параметров характеризуются значительным разбросом. Этот факт
затрудняет применение одноболтовых ФПС с рассмотренной обработкой
поверхности (обжиг листов пакета). Вместе с тем, переход от одноболтовых
к многоболтовым соединениям должен снижать разброс в параметрах
диаграммы деформирования.
Таблица. 4.2.
Результаты статистической обработки значений параметров ФПС
Значения параметров
Параметры
математическо среднеквадратичн
соединени
е
ое
6я
1
ожидание
отклонение
k1 10 , КН9.25
2.76
6
1
k2 10 , кН21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
-1
q, мм
0.00019
0.00022
f0
0.329
0.036

104.

Nо,кН
165.6
165.6
87.7
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета
многоболтовых ФПС
Имеющиеся
одноболтовых
соединений.
теоретические
ФПС
Для
позволяют
упрощения
и
экспериментальные
перейти
задачи
к
анализу
примем
широко
исследования
многоболтовых
используемое
в
исследованиях фрикционных болтовых соединений предположение о том,
что болты в соединении работают независимо. В этом случае математическое
ожидание несущей способности T и дисперсию DT (или среднеквадратическое
отклонение T ) можно записать в виде:
T( s )
DT
T ( s , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )...pk ( k )d 1d 2 ...d k
( T T ) p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
(5.1)
2
2
... T 2 p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k T
(5.2)
T DT
(5.3)
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T от
подвижки s и параметров соединения i; в нашем случае в качестве
параметров выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
соединения S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по имеющимся
данным нам известны лишь среднее значение i и их стандарт (дисперсия).

105.

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
i и
ожиданий
исследованиях
стандарта
i ,
получены
то
величины
соответствующие
математических
функции
плотности
распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
1
pi
при 3 3
2 i 3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
2
i ai
1
i 2
e
2 i 2
(5.5)
.
Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и (s) при двух
законах распределения сопоставляются между собой, а также с данными
натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых
многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
рассматривается
более
простое
соединение
встык.
характеризуется
всего
двумя
параметрами
-
Такое
сначала
соединение
начальной
несущей
способностью Т0 и коэффициентом износа k. При этом несущая способность
одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
В
случае
(5.6)
равномерного
распределения
математическое
несущей способности соединения из п болтов составит:
k T 3
dk
dT
kas
T
e
2 k 3 2 T 3
3 k T 3
T0 T 3
T n
T0 T
nT0 e kas
sh( sa k 3 )
sa k
.
(5.7)
ожидание

106.

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

107.

T nT0 e
ask
a 2 s 2 k2
2
.
Соответствующие
(5.8)
принятым
законам
распределения
дисперсии
составляют:
для равномерного закона распределения
T2
2
1 2 F ( 2 x ) F ( x ) ,
T0
2 2 ask
D nT0 e
где F ( x )
(5.9)
shx
; x sa k 3
x
для нормального закона распределения
2
2
2 1 A
A1
2
D n T0 T 1 ( A1 ) e T0 e 1 ( A ) ,
2
(5.10)
где A1 2 as( k2 as k ).
Представляет
аналогичными
интерес
сопоставить
зависимостями,
полученные
выведенными
выше
зависимости
для
с
одноболтовых
соединений.
Рассмотрим, прежде всего, характер изменения несущей способности
ФПС по мере увеличения подвижки s и коэффициента износа k для случая
использования
равномерного
закона
распределения
в
соответствии
с
формулой (5.4). Для этого введем по аналогии с (5.4) безразмерные
характеристики изменения несущей способности:
относительное падение несущей способности
sh( x )
kas
T
x
1
e
nT0
.
(5.11)
коэффициент перехода от одноболтового к многоболтовому соединению
1
T
nT0 e
kas
sh( x )
.
x
(5.12)
Наконец для относительной величины среднеквадратичного отклонения
с с использованием формулы (5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas
2
1
T2 sh2 x shx
1
.
2 2 x
n
x
T0
(5.13)

108.

Аналогичные
зависимости
получаются
и
для
случая
нормального
распределения:
2
1 A
e 1 ( A ) ,
2
(5.14)
k2 s 2
2
1 2 kas
1 ( A ) ,
e
2
2
2
T2
1
A1 1 A
1 2 1 ( A1 ) e e 1 ( A ) ,
n
2
T0
(5.15)
(5.16)
где
k2 s 2
A
2 s ka ,
2
A1 2 As ( k2 sa k ) ,
( A )
2
A
e
z2
dz .
0
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости i и i от величины подвижки s.
Кривые построены при тех же значениях переменных, что использовались
нами ранее при построении зависимости T/T0 для одноболтового соединения.
Как
видно
из
рисунков,
зависимости
i ( k , s ) аналогичны
зависимостям,
полученным для одноболтовых соединений, но характеризуются большей
плавностью, что должно благоприятно сказываться на работе соединения и
конструкции в целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода i ( k , a , s ) . По
своему смыслу математическое ожидание несущей способности многоболтового соединения T получается из
несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на , т.е.:
T T1
(5.17)
Согласно (5.12) lim x 1 . В частности, 1 при неограниченном увеличении математического
ожидания коэффициента износа k или смещения s. Более того, при выполнении условия
k k 3
(5.18)
будет иметь место неограниченный рост несущей способности ФПС с увеличением подвижки s, что
противоречит смыслу задачи.
Полученный результат ограничивает возможность применения равномерного распределения условием
(5.18).
Что касается нормального распределения, то возможность его применения определяется пределом:
lim 2
s
1
lim e ( kas A ) 1 ( A ) .
2 s
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:

109.

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

110.

1=
а)
2=Т/nT0
S, мм
Подвижка S, мм
Рис.5.1. Графики зависимости расчетного снижения несущей способности ФПС от величины подвижки в
соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼ - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм;

111.

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

112.

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

113.

При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k , S0 ) 1 ( S , S0 ) ,
где T1( S ) T0 ( Tmax T0 )
S
,
S0
(5.21)
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется
следующим интегралом:
T ( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax n I1 I 2
T n
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления для Т1
согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в виде суммы трех интегралов:
s
I 1 T0 ( Tmax T0 ) s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tmax )
S0
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTmax I 1,1 I 1,2 I 1,3
(5.23)
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0 s , S0 p( S0 )dS0 Tmax p( Tmax )dTmax
T0
S0
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
p( x )dx 1
и
xp( x )dx x ,
то получим
I 1,1 T ( s , S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
s
I1,2
Tmax S0 ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0 T0 Tmax
T max
( s , S0 )
S0
S0
p( S0 ) dS0 .
s
I1,3
T0 S0 ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0 T0 Tmax
T0
S0
( s , S0 )
S0
p( S0 ) dS0 .
Если ввести функции
1 ( s ) ( s , S 0 ) p( S 0 ) dS0
и
(5.24)

114.

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

115.

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
3
s
(5.33)
при S S 0 s 3 ,
причем F ( x ) Ei ax( k k 3 ) Ei ax( k k 3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei интегральная показательная функция.
Полученные формулы подтверждены результатами экспериментальных
исследований многоболтовых соединений и рекомендуются к использованию
при проектировании сейсмостойких конструкций с ФПС.

116.

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

117.

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

118.

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 знаком * отмечены болты с резьбой по всей длине стержня.
Примечание:
300
Для консервации контактных поверхностей стальных деталей
следует применять фрикционный грунт ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для
нанесения
на
опорные
поверхности
шайб
методом
плазменного
напыления антифрикционного покрытия следует применять в качестве
материала подложки интерметаллид ПН851015 по ТУ-14-1-3282-81, для
несущей структуры - оловянистую бронзу БРОФ10-8 по ГОСТ, для
рабочего тела - припой ПОС-60 по ГОСТ.
Примечание: Приведенные данные действительны при сроке хранения
несобранных конструкций до 1 года.
6.2. Конструктивные требования к соединениям
В конструкциях соединений должна быть обеспечена возможность
свободной постановки болтов, закручивания гаек и плотного стягивания

119.

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
отверстий
в
элементах
52
определяющи
Длины
овальных
х геометрию
высокопрочных
болтов
максимальных
абсолютных
каждого
по
ФПС
назначают
по
смещений
результатам
для
результатам
соединяемых
предварительных
пропуска
вычисления
деталей
для
расчетов
при
обеспечении несоприкосновения болтов о края овальных отверстий, и
назначают на 5 мм больше для каждого возможного направления
смещения.
ФПС следует проектировать возможно более компактными.
Овальные отверстия одной детали пакета ФПС могут быть не
сонаправлены.
Размещение
болтов
в
овальных
отверстиях
при
сборке
ФПС
устанавливают с учетом назначения ФПС и направления смещений
соединяемых элементов.
При необходимости в пределах одного овального отверстия может
быть размещено более одного болта.
Все
контактные
поверхности
деталей
ФПС,
являющиеся
внутренними для ФПС, должны быть обработаны грунтовкой ВЖС 8302-87 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.

120.

Во
всех
случаях
несущая
способность
основных
элементов
конструкции, включающей ФПС, должна быть не менее чем на 25%
больше несущей способности ФПС на фрикционно-неподвижной стадии
работы ФПС.
Минимально допустимое расстояние от края овального отверстия до
края детали должно составлять:
- вдоль направления смещения >= 50 мм.
- поперек направления смещения >= 100 мм.
В
соединениях
прокатных
профилей
с
непараллельными
поверхностями полок или при наличии непараллельности наружных
плоскостей
ФПС
должны
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
находиться в пределах 25-50 мкм.
очищенного
металла
должна

121.

На очищенной поверхности не должно быть пятен масел, воды и
других загрязнений.
Очищенные
контактные
поверхности
должны
соответствовать
первой степени удаления окислов и обезжиривания по ГОСТ 9022-74.
Оценка
шероховатости
контактных
поверхностей
производится
визуально сравнением с эталоном или другими апробированными
способами оценки шероховатости.
Контроль степени очистки может осуществляться внешним осмотром
поверхности при помощи лупы с увеличением не менее 6-ти кратного.
Окалина, ржавчина и другие загрязнения на очищенной поверхности
при этом не должны быть обнаружены.
Контроль
степени
обезжиривания
осуществляется
следующим
образом: на очищенную поверхность наносят 2-3 капли бензина и
выдерживают не менее 15 секунд. К этому участку поверхности
прижимают 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
определяют
по
бумаги.
наличию
или
Оценку
степени
отсутствию
обезжиривания
масляного
пятна
на
фильтровальной бумаге.
Длительность перерыва между пескоструйной очисткой поверхности
и ее консервацией не должна превышать 3 часов. Загрязнения,
обнаруженные
на
консервирующей
жидким
очищенных
грунтовки
калиевым
стеклом
поверхностях,
ВЖС
83-02-87
или
повторной
перед
должны
нанесением
быть
очисткой.
удалены
Результаты
проверки качества очистки заносят в журнал.
6.4. Приготовление и нанесение протекторной грунтовки
ВЖС 83-02-87. Требования к загрунтованной поверхности.
Методы контроля
Протекторная
двуупаковочный
грунтовка
ВЖС
лакокрасочный
83-02-87
материал,
представляет
состоящий
собой
из

122.

алюмоцинкового сплава в виде пигментной пасты, взятой в количестве
66,7% по весу, и связующего в виде жидкого калиевого стекла
плотностью 1,25, взятого в количестве 33,3% по весу.
Каждая
партия
материалов
должна
быть
проверена
по
документации на соответствие ТУ. Применять материалы, поступившие
без документации завода-изготовителя, запрещается.
Перед
смешиванием
составляющих
протекторную
грунтовку
ингредиентов следует довести жидкое калиевое стекло до необходимой
плотности 1,25 добавлением воды.
Для приготовления грунтовки ВЖС 83-02-87 пигментная часть и
связующее
тщательно
перемешиваются
и
доводятся
до
рабочей
вязкости 17-19 сек. при 18-20°С добавлением воды.
Рабочая вязкость грунтовки определяется вискозиметром ВЗ-4 (ГОСТ
9070-59) по методике ГОСТ 17537-72.
Перед и во время нанесения следует перемешивать приготовленную
грунтовку до полного поднятия осадка.
Грунтовка
ВЖС
83-02-87
сохраняет
малярные
свойства
(жизнеспособность) в течение 48 часов.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится под навесом или в помещении.
При отсутствии атмосферных осадков нанесение грунтовки можно
производить на открытых площадках.
Температура
воздуха
при
произведении
работ
по
нанесению
наноситься
методами
грунтовки ВЖС 83-02-87 должна быть не ниже +5°С.
Грунтовка
ВЖС
пневматического
83-02-87
распыления,
может
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

123.

воздуха 18-20 С составляет 24 часа с момента нанесения последнего
слоя.
Сушка
загрунтованных
элементов
и
деталей
во
избежание
попадания атмосферных осадков и других загрязнений на невысохшую
поверхность должна проводится под навесом.
Потеки, пузыри, морщины, сорность, не прокрашенные места и
другие дефекты не допускаются. Высохшая грунтовка должна иметь
серый матовый цвет, хорошее сцепление (адгезию) с металлом и не
должна давать отлипа.
Контроль
толщины
покрытия
осуществляется
магнитным
толщиномером ИТП-1.
Адгезия определяется методом решетки в соответствии с ГОСТ
15140-69
на
контрольных
образцах,
окрашенных
по
принятой
технологии одновременно с элементами и деталями конструкций.
Результаты проверки качества защитного покрытия заносятся в
Журнал контроля качества подготовки контактных поверхностей ФПС.
6.4.1 Основные требования по технике безопасности при
работе
с грунтовкой ВЖС 83-02-87
Для обеспечения условий труда необходимо соблюдать:
"Санитарные правила при окрасочных работах с применением
ручных распылителей" (Министерство здравоохранения СССР, № 99172)
"Инструкцию
оборудования
по
санитарному
производственных
содержанию
помещений
и
предприятий"
(Министерство
здравоохранения СССР, 1967 г.).
При пневматическом методе распыления, во избежание увеличения
туманообразования
и
расхода
лакокрасочного
материала,
должен
строго соблюдаться режим окраски. Окраску следует производить в
респираторе и защитных очках. Во время окрашивания в закрытых
помещениях маляр должен располагаться таким образом, чтобы струя

124.

лакокрасочного материала имела направление преимущественно в
сторону воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на
открытых
площадках
маляр
должен
расположить
окрашиваемые
изделия так, чтобы ветер не относил распыляемый материал в его
сторону и в сторону работающих вблизи людей.
Воздушная магистраль и окрасочная аппаратура должны быть
оборудованы редукторами давления и манометрами. Перед началом
работы маляр должен проверить герметичность шлангов, исправность
окрасочной
аппаратуры
присоединения
и
воздушных
инструмента,
шлангов
к
а
также
надежность
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.

125.

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

126.

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

127.

Общество с ограниченной ответственностью «С К С Т Р О Й К О М П Л Е
К С - 5» СПб, ул. Бабушкина, д. 36 тел./факс 812-705-00-65 E-mail:
stanislav@stroycomplex-5. ru http://www. stroycomplex-5. ru
РЕГЛАМЕНТ
МОНТАЖА АМОРТИЗАТОРОВ СТЕРЖНЕВЫХ ДЛЯ СЕЙСМОЗАЩИТЫ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
8. Подготовительные работы
1.1 Очистка верхних поверхностей бетона оголовка опоры и пролетного строения от загрязнений;
1.
Контрольная съемка положения закладных деталей (фундаментных болтов) в оголовке опоры и диафрагме
железобетонного пролетного строения или отверстий в металле металлического или сталежелезобетонного пролетного строения с
составлением схемы (шаблона).
2.
Проверка соответствия положения отверстий для крепления амортизатора к опоре и к пролетному строению в
элементах амортизатора по шаблонам и, при необходимости, райберовка или рассверловка новых отверстий.
3.
Проверка высотных и горизонтальных параметров поступившего на монтаж амортизатора и пространства для его
установки на опоре (под диафрагмой). При необходимости, срубка выступающих частей бетона или устройство подливки на
оголовке опоры.
4.
Устройство подмостей в уровне площадки, на которую устанавливается амортизатор.
9. Установка и закрепление амортизатора
2.1. Установка амортизаторов с нижним расположением ФПС (под железобетонные пролетные строения).
2.1.1. Расположение фундаментных болтов для крепления на опоре может быть двух видов:
1) болты расположены внутри основания и при полностью смонтированном амортизаторе не видны, т.к. закрыты
корпусом упора, при этом концы фундаментных болтов выступают над поверхностью площадки, на которой монтируется
амортизатор;
2) болты расположены внутри основания и оканчиваются резьбовыми втулками, верхние торцы которых расположены
заподлицо с бетонной поверхностью;
3) болты расположены у края основания, которое совмещено с корпусом упора, и после монтажа амортизатора доступ к
болтам возможен, при этом концы фундаментных болтов выступают над поверхностью площадки;

128.

4) болты расположены у края основания и оканчиваются резьбовыми втулками, как и во втором случае
2.1.2. Последовательность операций по монтажу амортизатора в первом случае приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
б) Разборка соединения основания с корпусом упора, собранного на время транспортировки.
в) Подъем основания амортизатора на подмости в уровне, превышающем уровень площадки, на которой монтируется
амортизатор, на высоту выступающего конца фундаментного болта.
г) Надвижка основания в проектное положение до совпадения отверстий для крепления амортизатора с фундаментными
болтами, опускание основания на площадку, затяжка фундаментных болтов, при необходимости срезка выступающих над гайками
концов фундаментных болтов.
д) Подъем сборочной единицы, включающей остальные части амортизатора, на подмости в уровне установленного
основания.
е) Снятие транспортных креплений.
ж) Надвижка упомянутой сборочной единицы на основание до совпадения отверстий под штифты и резьбовые отверстия
под болты в основании с соответствующими отверстиями в упоре, забивка штифтов в отверстия, затяжка и законтривание болтов.
з) Завинчивание болтов крепления верхней плиты стержневой пружины в резьбовые отверстия втулок анкерных болтов на
диафрагме пролетного строения. Если зазор между верхней плитой и нижней плоскостью диафрагмы менее 5мм, производится
затяжка болтов. Если зазор более 5 мм, устанавливается опалубка по контуру верхней плиты, бетонируется или инъектирует- ся
зазор, после набора прочности бетоном или раствором производится затяжка болтов.
и) Восстановление антикоррозийного покрытия.
2.1.3. Операции по монтажу амортизатора во втором случае отличаются от операций первого случая только тем, что
основание амортизатора поднимается на подмости в уровне площадки, на которой монтируется амортизатор и надвигается до
совпадения резьбовых отверстий во втулках фундаментных болтов с отверстиями под болты в основании.
2.1.4. Последовательность операций по монтажу амортизатора в третьем случае приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
б) Подъем амортизатора на подмости в уровень, превышающий уровень площадки, на которой монтируется амортизатор,
на высоту выступающего конца фундаментного болта.

129.

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

130.

Главный инженер проекта
В.Л. Бобровский