Обеспечение вибростойкой надежности. Катастрофа на Саяно - Шушенской ГЭС

1.

Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях Сибири
УДК 699.841(571.53)
Ученый секретарь кафедры ТСМиМ ктн доцент СПб ГАСУ Аубакирова
Ирина Утарбаевна [email protected] [email protected] (996) 79826-54, (931) 280-11-94
Инженер –строитель Кадашов Петр Павлович [email protected]
[email protected] (921) 962-67-78 , (999) 535-47-29
Виброизоляция с применением фрикционно-подвижных болтовых
соединений состоит в снижении вибрационной нагрузки на крышку
турбины Сайно –Шушенской ГЭС путем уменьшения жесткости связей
между крышкой турбины и фундаментами .
Предлагалось дефицит вибростойкости нейтрализовать за счет
применения одной из систем виброизоляции с использованием шпильки с
втулкой из троса . При обследовании технического состояния СаяноШушенской ГЭС , выявлено, что сдача крепления крышки турбины в
эксплуатацию возможна при условии решения вопроса об усилении
виброзащиты крышки турбины типа на фрикционно-подвижных
болтовых соедеиниях (ФПС) .

2.

Конструктивная крышки турбины с представляет собой
виброустойчивое крепление , состоящую из фрикционно-подвижных
болтовых соединениях (ФПС) по изобретениям проф дтн ПГУПС
А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616
Предлагаемое техническое решение по усилению и обеспечение
вибростойкой надежности крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на
фрикцион-подвижных болтовых соединениях для обеспечения высокого
уровня вибростойкости крепления турбин на гидроэлектростанциях
, заключается в устройстве дополнительных специальных креплениях в
виде фрикци-ботового подвижного соединения с втулкой из троса или
медной обожженной втулкой связей крепления крышки турбины
требующей высокой степени виброзащиты . Крепление осуществляется
по принципу упруго - фрикционных систем. Связи и узлы их крепления
запроектированы таким образом, что:
• при вибрационных воздействиях с интенсивностью выше
допустимой обеспечивается жесткая кинематическая связь между
фундаментами и крышкой турбины , т.е. система работает как обычное
фрикционо-подвижное болтовое соединение (ФПС) ;
• при высоком уровне вибрации , происходит проскальзывание , смятие
тросовой или медной обожженной втулки в узлах их крепления крышки
турбины Саяно-Шушенской ГЭС. При этом фрикционный характер
соединений способствует повышенному рассеянию энергии колебаний за
счет сухого трения в узлах, а овальные отверстия на концах
металлических связей служат ограничителями перемещений всей системы
виброзащиты крышки турбины .
Эти конструктивные меры позволяют нейтрализовать недостатки
узлов крепления шпилькой крышку турбины гидроэлектростанции
Данное техническое решение согласовано Агентством государственной
экспертизы в строительстве Минстроя РФ
Идея. Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины
Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях
для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях, состоит в снижении вибрационной нагрузки
на надземную часть здания за счет обеспечения уменьшения
жесткости связей между фундаментами и крышкой
гидротурбины, обладает хорошими адаптивными свойствами .

3.

Наиболее известными являются демпфирующие , виброгасящие
железобетонные конструкции кинематических опор В.В Назина,
Ю.Д. Черепинского, А.М. Курза- нова и др. . Такие системы
виброзащиты и сейсмоизоляции получили распространение, в
основном, только в странах СНГ, включая Россию, в том числе и
Армении, Тбилиси на Украине . В патентной литературе имеется
более ста предложений (данные за 2006 г.) по устройству
гравитационных кинематических фундаментов. Такое обилие
предложений объясняется тем, что обеспечение вибростойкой
надежности крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикционподвижных болтовых соединениях для обеспечения высокого уровня
вибростойкости крепления турбин на гидроэлектростанциях,
а может привести к изменению динамических характеристик
системы в целом и, соответственно, к новому техническому
решению.
Конструкция крепления вибростойкой крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях приведена на рисунке 1.

4.

Рис 1 Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях
Рис 2 . Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

5.

Рис 3 Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

6.

Рис 4 . Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

7.

Рисунок 5 – Конструкция виброзащиты и надежности крышки
турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых

8.

соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления
турбин на гидроэлектростанциях
Рис 6 .Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

9.

10.

Рис 7 . Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

11.

Рис 8 Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно
-Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях
В процессе высокой вибрации действует и вертикальная и
горизонтальная нагрузки. При этом нижняя опорная часть
начинает перемещаться относительно верхней. Расположенные
между опорными частями по обеспечение вибростойкой надежности
крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных
болтовых соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости
крепления турбин на гидроэлектростанциях ,начинают сдвигаться ,
скользить; шпиька- болтовое крепление перемещаясь в
отверстиях, искривляются и крышка турбины отрывается, над
нижней турбиной. Допускает перемещения и происходит авария
на Саяно-Шушинской ГЭС .
Благодаря тросовой втулке и овальным отверстиям , можно
обеспечить необходимые перемещения крышки турбины ГЭС,
играет роль включающихся связей. Система обладает свойствами
«убегать» («отстраиваться») от состояния близкого к
резонансному раскачивания крышки турбины при высоком уровне
вибрации.

12.

Недостатки. Одним из препятствий для широкого применения
в практике виброзащиту крышки турбины, является
недостаточная изученность поведения такого рода систем при
высоких уровных вибрации или воздействиях, особенно при
доминантных периодах более 1 секунды. При таких вибрациях
крышка турбины с демпфирующими креплениями , может
получить значительные смещения, при которых может
произойти потеря устойчивости всей турбины и ее полное
обрушение.
В силу этого, такую системувиброзащиты рекомендуется
применять в Саяно-Шушинской , для которых прогнозируются
высокочастотные вибрации я. При низкочастотных вибрациях
развивают недопустимо большие перемещения. Этот недостаток
устраняется путем применения фрикци-болта в сочетании с
дополнительными средствами виброзащиты ( втулка медная
обожженная , как гаситель колебаний ) . Недостатком
фрикционно-подвижных болтовых соединений является также
сложность равномерного креплением , крышки турбины , что
снижает надежность рассматриваемых уровней виброизоляции
Ряд специалистов (И.Е. Ицков, О.А. Савинов, А.М. Уздин и др.)
отмечают, что исследования системы виброизоляции
с применением фрикци –болтовых креплений ,проведены при
недостаточно высоком уровне динамического и вибрационного
нагружения, а также на основе упрощенных представлений об
особенностях работы систем подобного типа. Это ставит под
сомнение эффективность виброзащиты и обеспечение
вибростойкой надежности крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на
фрикцион-подвижных болтовых соединениях для обеспечения высокого
уровня вибростойкости крепления турбин на гидроэлектростанциях
Данные технические решения согласованы Агентством
государственной экспертизы в строительстве Минстроя РФ в
1994 г

13.

Конструктивная реализация технического решения по
обеспечению вибростойкой надежности крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях испытана в ПК SCAD
В соответствии с предложенными техническими решениями
разработаны рабочие чертежи по обеспечению вибростойкой
надежности крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикционподвижных болтовых соединениях для обеспечения высокого уровня
вибростойкости крепления турбин на гидроэлектростанциях
Крепление закладных металлических деталей к бетонудля
обеспечения вибростойкой надежности крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях , осуществляется с помощью болтов
системы HILTI диаметром 16 мм.
Крепление закладных деталей к монолитной обвязочной балке
осуществляется креплением болтами диаметром 16мм,
устанавливаемых в предварительно просверленные отверстия.
Металлические связи через фрикционные соединения крепятся
высокопрочными болтами к закладным деталям монолитной
обвязочной балки. Затем под углом 30° с помощью сварки
крепятся к закладным деталям фундамента
Ниже расположены отзывы, комментарии на видео, рисунки,
фотографии аварии на Саяно-Шушенской ГЭС и список
погибших рабочих гидроэлектростанции во время аварии на
Саяно –Шушенской ГЭС
https://www.youtube.com/watch?v=76WO1zhf68
Получить подарки в World of Tanks - https://redir.wargaming.net/v2wl17uf/... Помните Саяно-Шушенскую
ГЭС ? В этом видео поговорим о новых фактах того дня. Не забывайте про:
=========================================================== 1. Наш Сайт: https://siteznayuvse.ru/ =========================================================== 2. Сообщество
канала в ВК: https://vk.com/znayu_vse_youtube
=========================================================== 3. Помощь каналу:
https://www.donationalerts.ru/r/znayu...

14.

=========================================================== Эти видео также интересны:
Авто с ядерным двигателем - https://www.youtube.com/watch?v=E6jm8... Авто на воде и воздухе https://www.youtube.com/watch?v=if3dy...
В результате Саяно-Шушенской ГЭС погибло 75 человек: 1. Богоявленский Е.М. 2. Ермольев Д.Л. 3.
Качан А.И. 4. Куприянов С.Ю. 5. Лалыко А.Е. 6. Нелидов С.Н. 7. Новиков И.И. 8. Поленок Н.П. 9. Уткин
А.В. 10. Жданов В.А. 11. Аксенов А.Г. 12. Анисимов В.В. 13. Алимов В.Н. 14. Арышева В.П. 15. Бурлакова
Н.И. 16. Булановский Ю.С. 17. Биттель Л.Н. 18. Безруков А.Н. 19. Вакушин Ю.А. 20. Василянский В.А. 21.
Воскресенский Ф.В. 22. Воскресенский В.В. 23. Васильева Т.В. 24. Габрат Н.А. 25. Горявин Е.С. 26. Гоян
Д.П. 27. Гусельников П.Н. 28. Глагольев В.И. 29. Дубов А.В. 30. Дугина Л.Н. 31. Ермилов И.С. 32.
Жолобова И.В. 33. Жуликов И.А. 34. Жарова Н.А. 35. Земцов Ю.Л. 36. Заворин А.В. 37. Ивашкин В.В. 38.
Иконникова С.Э. 39. Иконникова Е.Л. 40. Калинин В.А. 41. Колесниченко Д.В. 42. Куприянов В.В. 43.
Карпов С.Г. 44. Кытманов А.И. 45. Коршунов А.Е. 46. Коршунов В.Е. 47. Кузеванова Л.А. 48. Клюкач Е.А.
49. Линейских А.Н. 50. Малик А.И. 51. Мезенцев В.К. 52. Мингазова Е.М. 53. Осинцева В.В. 54.
Овчинников В.О. 55. Петров С.А. 56. Пузаков А.И. 57. Романюк М.А. 58. Семкина Н.Н. 59. Синявский Д.Г.
60. Сисецкий В.В. 61. Темирбулатов П.С. 62. Тюленев В.Н. 63. Тюленев Н.М. 64. Татарников А.И. 65.
Тетерин В.П. 66. Чистяков А.Д. 67. Уроякова А.В. 68. Шкаева Т.П. 69. Щин Р.Н. 70. Юрьев С.В. 71. Рау
М.В. 72. Жолоб М.Н. 73. Богатый Е.А. 74. Бажин А.А. 75. Иконникова Т.И. Светлая память Вам.
Почему в техногенных авариях есть виновные, а в законодательных генерируемых депутатами нет?
Показать 11 ответов Сергей Любим 11 месяцев назад
Хреново когда процессом управляют мененджеры. Должны быть
специалисты высшего уровня.
Жалко,что обычные рабочие страдают от распиздяйства руководства.В
данном случае получилось отмыть деньги в прямом смысле((
Мой отец, спасатель был послан на устранение последствий этой аварии.
Он рассказывал как их не снабжали провизией целых 2 дня. Задумайтесь в
какой стране мы живѐм!
В этот день я был дома в Черѐмушках. Утром отключился свет но не
надолго. Закипишили дворники во дворе. От них то мы и узнали про
аварию. Тут же звоню родителям в Саяногорск походу бужу детей. Взяли
только документы. Одевались спускаясь по лестнице. Связь была уже
перегружена, дозвониться было не возможно. Не помню с какого раза но
гудки пошли. Родители поехали на дачу. Дача на горе высоко. Мы же
загрузившись в машину поехали через Енисей по мосту на джойский
перевал. Проезжая по мосту увидели жуткие виды обрушенного машзала.
Вода уже не хлестала из разрушенного котлована. Воду перекрыли. Енисей
мелел на глазах. Опасность миновала. Э нет. Здесь вода убывала а за
плотиной на верху она прибывала с катастрофической скоростью.
Постояв на мосту пару минут в ожидании открытия шлюзов. И открылся
один шлюз потом второй и так далее. Пошла вода и понесла за собой
обломки стульев столов и трансформаторное масло в большом

15.

количестве. Мусору было очень много на воде. Пошол катер в Доль берега в
верх и в низ. Искали тела. О мне на работу пора. Всем пока.
10 Обвалов Плотины Снятых на Камеру
https://www.youtube.com/watch?v=zjX12qZdqJ4

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

Рис . Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях

32.

Рис Расчет втулки для крепление вибростойкой крышки турбины
Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях
для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях ,

33.

путем устройства демпферного устройства:
- закладные детали; 3 - болты H1LT1 HSL-3 М 16; По окружности
- болты M1 6; тросовые втулки 8, 9 - высокопрочный болт с
гайкой
Величина осевого усилия натяжения высокопрочного болта
ВПБ М16 DINN 933 кл. пр. 8.8 составляет 12 т. Мкр = 20-30 кгм.
Антикоррозийная защита металлических элементов выполняется
после завершения всех монтажных и сварочных работ путем
обмазки антикоррозийным покрытием «цинол».

34.

35.

36.

Рисунок - Схема по обеспечению вибростойкой надежности крышки
турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых
соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления
турбин на гидроэлектростанциях
Натурные испытания по обеспечению вибростойкой надежности
крышки турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных
болтовых соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости
крепления турбин на гидроэлектростанциях проведены в ПК SCAD
Испытания являются контрольными. Их цель заключается в
оценке: - фактической величины усилия, которое вызывает
эффект проскальзывания упруго-фрикционного соединения
Обеспечение вибростойкой надежности крышки турбины Саяно Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых соединениях для
обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления турбин на
гидроэлектростанциях
, т.е. определения порога срабатывания системы связей;
работоспособности системы ограничителей горизонтальных
перемещений и величины их свободного хода (предельного зазора).
Таким образом для обеспечения вибростойкой надежности крышки
турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых
соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления
турбин на гидроэлектростанциях, усиленных системой связей,
контролируются с помощью силового воздействия, создаваемого
гидравлическими домкратами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казина Г.А., Килимник Л.Ш. Современные методы
сейсмозащиты зданий и сооружений. - Обзор. М.: ВНИИИС, 1987.
2. Абдурашидов К.С., Айзенберг Я.М., Жуну- сов Т.Ж.
Сейсмостойкость сооружений. - М.: Наука, 1989.
3. Авидон Г.Э., Карлина Е.А. Особенности колебаний зданий с
сейсмоизолирующими фундаментами А.М. Курзанова и Ю.Д. Черепинского // Сейсмостойкое стр-во. Безопасность сооружений.
2008, №1, с. 26-30.

37.

4. ТСН-02-2003. Инструкция по проектированию зданий с
использованием фундаментов КФ. Разработаны КАЗНИИССА.
Новокузнецк, 2003.
5. Протокол заседания Рабочей группы «Сейсмоизоляция
сооружений». Подкомиссия №1 МВК по СРСС. Санкт Петербург, 14 февраля 2003. Уздин А.М., Айзенберг Я.М., Белаш
Т.А., Беляев В.С., Храпков А.А., Богданова Г.И., Кузнецова И.С.,
Смирнов В.И.
6. Сейсмическая опасность и сейсмостойкое строительство в РФ
(состояние, проблемы, решения). Москва, 1996.
7. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах. // М.:
Госстрой России, 2000, 45 с.СТРОИТЕЛЬСТВО И ТРАНСПОРТ

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

Втулка гильза патент США Описание US4094111 (A) ― 1978-06-13
|
В список выбранных документов
|
Пред.
1 / 3
След.
|
Сообщить об ошибке
|
Печать
Structural steel building frame having resilient connectors
Описание документа US4094111 (A)
Перевести этот текст Tooltip
Выберите язык
ЕПВ не несет ответственности за качество данных и информации,
получаемых от сторонних контрагентов; в частности, ЕПВ не
гарантирует полноту данных, актуальность и возможность их

66.

Описание документа US4094111 (A)
использования для определенных целей.
This invention relates to improvements in the frames of large buildings made of
structural steel or other structural metal and, more particularly, to an improved
building frame whose metallic structural frame members are interconnected and
held in face-to-face contact by resilient connectors for absorbing stresses and
effecting the dissipation of energy caused by earthquakes or other geological
disturbances.
https://patents.google.com/patent/US4094111A/en
Описание изобретения Антисейсмическое фланцевое фрикционно
-подвижное соединение трубопроводов
Коваленко Александр Иванович 197371, СПб, пр. Королева
Описание изобретения Антисейсмическое фланцевое
фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
Аналоги : Патент Великобритании № 1260143, кл. F 2 G, фиг. 2,
1972, Бергер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М.,
«Машиностроение», 1966, с. 491. (54) (57) 1.
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное
соединение трубопроводов
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты
шаровых кранов и трубопроводов от сейсмических воздействий за
счет использования фрикционное- податливых соединений.
Известны фрикционные соединения для защиты объектов от
динамических воздействий. Известно, например, болтовое
фланцевое соединение , патент RU №1425406, F16 L 23/02.
Соединение содержит металлические тарелки и прокладки. С
увеличением нагрузки происходит взаимное демпфирование колец
-тарелок.
Взаимное смещение происходит до упора фланцевого
фрикционно подвижного соединения (ФФПС), при импульсных

67.

растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфировании,
которые работают упруго.
Недостатками известного решения являются: ограничение
демпфирования по направлению воздействия только по
горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению.
Известно также устройство для фрикционного демпфирования
и антисейсмических воздействий, патент SU 1145204, F 16 L
23/02 Антивибрационное фланцевое соединение трубопроводов
Устройство содержит базовое основание, нескольких сегментов пружин и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены
продольные пазы. Сжатие пружин создает демпфирование
Таким образом получаем фрикционно -подвижное соединение на
пружинах, которые выдерживает сейсмические нагрузки но, при
возникновении динамических, импульсных растягивающих
нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих
расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего
начального положения, при этом сохраняет трубопровод без
разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность
конструкции и дороговизна, из-за наличия большого количества
сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых
креплений с пружинами
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции,
уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до
одного или нескольких сопряжений в виде фрикци -болта , а
также повышение точности расчета при использования фрикциболтовых демпфирующих податливых креплений для шаровых
кранов и трубопровода.

68.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что с
помощью подвижного фрикци –болта с пропиленным пазом, в
который забит медный обожженный клин, с бронзовой втулкой
(гильзой) и свинцовой шайбой , установленный с возможностью
перемещения вдоль оси и с ограничением перемещения за счет
деформации трубопровода под действием запорного элемента в
виде стопорного фрикци-болта с пропиленным пазом в стальной
шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
Фрикционно- подвижные соединения состоят из демпферов
сухого трения с использованием латунной втулки или свинцовых
шайб) поглотителями сейсмической и взрывной энергии за счет
сухого трения, которые обеспечивают смещение опорных частей
фрикционных соединений на расчетную величину при превышении
горизонтальных сейсмических нагрузок от сейсмических
воздействий или величин, определяемых расчетом на основные
сочетания расчетных нагрузок, сама опора при этом начет
раскачиваться за счет выхода обожженных медных клиньев,
которые предварительно забиты в пропиленный паз стальной
шпильки.
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений
(ЭПУ), с помощью которого, поглощается взрывная, ветровая,
сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 23 балла импульсные растягивающие нагрузки при землетрясении
и при взрывной, ударной воздушной волне. Фрикци –болт
повышает надежность работы оборудования, сохраняет каркас
здания, моста, ЛЭП, магистрального трубопровода, за счет
уменьшения пиковых ускорений, за счет использования
протяжных фрикционных соединений, работающих на
растяжение на фрикци- болтах, установленных в длинные
овальные отверстия с контролируемым натяжением в
протяжных соединениях согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250)

69.

п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п.
14.3- 15.2.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к
соединениям трубчатых элементов
Цель изобретения расширение области использования соединения
в сейсмоопасных районах .
На чертеже показано предлагаемое соединение, общий вид.
Соединение состоит из фланцев и латунного фрикци -болтов ,
гаек , свинцовой шайб, медных втулок -гильз
Фланцы выполнены с помощью латунной шпильки с
пропиленным пазом куж забивается медный обожженный клин
и снабжен энергопоглощением .
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами,
где на фиг.1 изображен фрикционных соединениях с
контрольным натяжением стопорный (тормозной) фрикци –болт
с забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным
медным стопорным клином;
на фиг.2 изображена латунная шпилька фрикци-болта с
пропиленным пазом
на фиг.3 изображен фрагмент о медного обожженного клина
забитого в латунную круглую или квадратную латунную шпильку
на фиг. 4 изображен фрагмент установки медного обожженного
клина в подвижный компенсатор ( на чертеже компенсатор на
показан ) Цифрой 5 обозначен пропитанный антикоррозийными
составами трос в пять обмотанный витков вокруг трубы . что
бы исключить вытекание нефти или газа из магистрального
трубопровода при многокаскадном демпфировании)

70.

фиг. 6 изображен сам узел фрикционно -подвижного соединения
на фриукци -болту на фрикционно-подвижных протяжных
соедиениях
фиг.7 изображен шаровой кран соединенный на фрикционно подвижных соединениях , фрикци-болту с магистральным
трубопроводом на фланцевых соединениях
фиг. 8 изображен Сальникова компенсатор на соединениях с
фрикци -болтом фрикционно-подвижных соединений
фиг 9 изображен компенсатор Сальникова на антисейсмических
фрикционо-подвижных соединениях с фрикци- болтом
Антисейсмический виброизоляторы выполнены в виде латунного
фрикци -болта с пропиленным пазом , куда забивается стопорный
обожженный медный, установленных на стержнях фрикциболтов Медный обожженный клин может быть также
установлен с двух сторон крана шарового
Болты снабжены амортизирующими шайбами из свинца:
расположенными в отверстиях фланцев.
Однако устройство в равной степени работоспособно, если
антисейсмическим или виброизолирующим является медный
обожженный клин .
Гашение многокаскадного демпфирования или вибраций,
действующих в продольном направлении, осуществляется
смянанием с энергопоглощением забитого медного
обожженного клина
Виброизоляция в поперечном направлении обеспечивается
свинцовыми шайбами , расположенными между цилиндрическими
выступами . При этом промежуток между выступами, должен
быть больше амплитуды колебаний вибрирующего трубчатого

71.

элемента, Для обеспечения более надежной виброизоляции и
сейсмозащиты шарового кран с трубопроводом в поперечном
направлении, можно установить медный втулки или гильзы ( на
чертеже не показаны), которые служат амортизирующие
дополнительными упругими элементы
Упругими элементами , одновременно повышают герметичность
соединения, может служить стальной трос ( на чертеже не
показан) .
Устройство работает следующим образом.
В пропиленный паз латунно шпильки, плотно забивается
медный обожженный клин , который является
амортизирующим элементом при многокаскадном
демпфировании .
Латунная шпилька с пропиленным пазом , располагается во
фланцевом соединении , выполненные из латунной шпильки с
забиты с одинаковым усилием медный обожженный клин ,
например латунная шпилька , по названием фрикци-болт .
Одновременно с уплотнением соединения оно выполняет роль
упругого элемента, воспринимающего вибрационные и
сейсмические нагрузки. Между выступами устанавливаются
также дополнительные упругие свинцовые шайбы , повышающие
надежность виброизоляции и герметичность соединения в
условиях повышенных вибронагрузок и сейсмонагрузки и давлений
рабочей среды.
Затем монтируются подбиваются медный обожженные клинья
с одинаковым усилием , после чего производится стягивание
соединения гайками с контролируемым натяжением .
В процессе стягивания фланцы сдвигаются и сжимают медный
обожженный клин на строго определенную величину,
обеспечивающую рабочее состояние медного обожженного клина

72.

. свинцовые шайбы применяются с одинаковой жесткостью с
двух сторон .
Материалы медного обожженного клина и медных обожженных
втулок выбираются исходя из условия, чтобы их жесткость
соответствовала расчетной, обеспечивающей надежную
сейсмомозащиту и виброизоляцию и герметичность фланцевого
соединения трубопровода и шаровых кранов.
Наличие дополнительных упругих свинцовых шайб ( на чертеже
не показаны) повышает герметичность соединения и
надежность его работы в тяжелых условиях вибронагрузок при
многокаскадном демпфировании
Жесткость сейсмозащиты и виброизоляторов в виде латунного
фрикци -болта определяется исходя из, частоты вынужденных
колебаний вибрирующего трубчатого элемента с учетом
частоты собственных колебаний всего соединения по следующей
формуле:
Виброизоляция и сейсмоизоляция обеспечивается при условии, если
коэффициент динамичности фрикци -болта будет меньше
единицы.
Работа над патентом (изобретением ) частично поддержана
грантом РФФИ № 18-01-00796
Фигуры к патенту на полезную модель Антисейсмическое
фланцевое фрикциооно -подвижное соединение трубопроводов
Фиг 1

73.

Фиг 2
Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6

74.

Фиг 7
Фиг 8
Фиг 9
Формула
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение
трубопроводов
Антисейсмическое ФЛАНЦЕВОЕ фрикционно -подвижное
СОЕДИНЕНИЕ (ФФПС) ТРУБОПРОВОДОВ, содержащее крепежные

75.

элементы, подпружиненные и энергопоглощающие со стороны одного
или двух из фланцев, амортизирующие в виде латунного фрикци -болта,
с пропиленным пазом и забитым медным обожженным клином , с
вставленной медной обожженной втулкой или медной тонкой гильзой ,
охватывающие крепежные элементы и установленные в отверстиях
фланцев, и уплотнительный элемент, фрикци-болт , отличающееся тем,
что, с целью расширения области использования соединения в
сейсмоопасных районах, фланцы выполнены с помощью
энергопоглощающего латунного фрикци -болта , с забитым с одинаковым
усилием, медным обожженным клином, расположенными во фланцевом
фрикционно-подвижном соединении (ФФПС) , уплотнительными элемент
выполнен в виде свинцовых тонких шайб , установленные между
цилиндрическими выступами фланцев, а крепежные элементы
подпружинены, также на участке между фланцами, за счет
протяжности соединения по линии нагрузки, а между медным
обожженным энергопоголощающим стопорным клином, установлены
тонкие свинцовые или обожженные медные шайбы, а в латунную
шпильку устанавливается тонкая медная обожженная гильза - втулка
Реферат
Техническое решение относится к области строительства магистральных
трубопроводов и предназначено для защиты шаровых кранов и
трубопровода от возможных вибрационных , сейсмических и взрывных
воздействий Конструкция фрикци -болт выполненный из латунной
шпильки с забитым медным обожженным клином позволяет обеспечить
надежный и быстрый погашение сейсмической нагрузки при
землетрясении, вибрационных воздействий от железнодорожного и
автомобильного транспорта и взрыве .Конструкция фрикци -болт,
состоит их латунной шпильки , с забитым в пропиленный паз медного
клина, которая жестко крепится на фланцевом фрикционно- подвижном
соединении (ФФПС) . Кроме того, между энергопоглощающим клином,
вставляются свинцовые шайбы с двух сторон, а латунная шпилька
вставляется в ФФПС с медным обожженным клином и втулкой медной обожженной гильзой ( на чертеже не показана) 1-9 ил.

76.

77.

78.

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

86.

87.

88.

89.

90.

91.

92.

93.

94.

95.

96.

97.

98.

99.

100.

101.

102.

103.

104.

105.

106.

Литература

107.

1. СНиП 11-7-81*. Строительство в сейсмических районах - М : Строи издат, 2000
2 Сейсмостойкость сооружений / КС Абдурашидов, ЯМ. Айзенберг, T Ж. Жунусов и др М : Наука. 1939 192с.
3. Использование упруго-фрикционных систем в сейсмостойком строительстве (обзор) Составители инженеры Г.М
Михайлов, В.В Жуков - М.: Госстрой СССР Серия: «Инженерное оборудование населенных мест, жилых и
общественных зданий». 1975. 45с
4. Поляков В С , Килимник Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы сейсмоэащиты зданий - М Стройиздат, 1989
- 320 с : ил
5. Современные методы сейсмоэащиты зданий и сооружений. Казина ГА. Килимник Л Ш.,-Обзор М. ВНИИИС 1987
вып 7
6. Сейсмостойкое строительство Реферативный сборник. 1974 выпуск 3. Исследования в области сейсмостойкого
строительства и инженерной сейсмологии. Использование упруго-фрикционных систем в сейсмостойком строительстве
Инж Г М Михайлов с.36
7 Килимник Л.Ш Методы целенаправленного проектирования в сейсмостойком строительстве М : Наука, 1980
8 Елисеев О Н., Уздин А.М Сейсмостойкое строительство. Учебник. В 2-х кн - СПб ИЗД. ПВВИСУ 1997. -321с., с
илл.
9 Сейсмостойкое строительство Реферативный сборник. 1977 вы пуск 5. Проектирование каркасных зданий для
сейсмических районов с упруго фрикционными соединениями на высокопрочных болтах. К.т.н. Л.Ш. Килимник с 12
10. ПРИМЕНЕНИЕ УПРУГО-ФРИКЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЫХ ДОМОВ В ИРКУТСКОЙ
ОБЛАСТИ УДК 624 072 Чигринская Л.С., Бержинский Ю.А. 6 стр
При подготовке научной публикации использовалось изобретения: "Антисейсмическое фланцевое фрикционно подвижное соединение трубопроводов". Регистрационный номер заявки на изобретение (ФИПС) № 2018105803/20
(008844) от 27.02.2018 и др.
Авторы: В.А. Дударев, Г.А.Пастухов, Коваленко А.И., Елисеева И.А., МалафеевО.А..
Описание изобретения "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов"
Аналоги : Патент Великобритании № 1260143, кл. F 2 G, фиг. 2, 1972, Бергер И. А. и др. Расчет на прочность деталей
машин. М., «Машиностроение», 1966, с. 491. (54) (57) 1.
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
Изобретение относится к антисейсмическим фрикционно-подвижным соединениям для трубопроводов, как замковое
надежное крепление фиксации, как эффективное решение по предотвращению ослабления резьбовых соединений,
Область применения антисейсмического замкового фрикционно-подвижного соединения: судовые системы,
гидравлические дробилки, ветрогенераторы, компрессорные станции и насосные установки, мостостроение,
грузоподъемные лифтовое оборудование.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты шаровых кранов и трубопроводов от сейсмических
воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционные соединения для
защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например, болтовое фланцевое соединение , патент RU
№1425406, F16 L 23/02.
Литература.
1. Гладштейн Л. И. Высокопрочные болты для строительных стальных конструкций с контролем натяжения по срезу торцевого
элемента / Л. И. Гладштейн, В. М. Бабушкин, Б. Ф. Какулия, Р. В. Гафу- ров // Тр. ЦНИИПСК им. Мельникова. Промышленное и
гражданское строительство. - 2008. - № 5. - С. 11-13.
2. Ростовых Г. Н. И все-таки они крутятся! / Г. Н. Ростовых // Крепеж, клеи, инструмент и...- 2014. - № 3. - С. 41-45.
3. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*.
4. СТП 006-97. Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов.

108.

5. ТУ 1282-162-02494680-2007. Болты высокопрочные с гарантированным моментом затяжки резьбовых соединений для
строительных стальных конструкций / ЦНИИПСК им. Мельникова.
References
1. Gladshteyn L. I., Babushkin V. M., Kakuliya B. F. & Gafurov R. V. Trudy TsNIIPSK im. Melnikova. Pro- myshlennoye i grazhdanskoye
stroitelstvo - Proc. of the Melnikov Construction Metal Structures Institute. Industrial and Civil Construction, 2008, no. 5, pp. 11-13.
2. Rostovykh G. N. Krepezh, klei, instrument i... - Bolting, Glue, Tools and... 2014, no. 3, pp. 41-45.
3. Mosty i truby [Bridges and Pipes]. SP 35.13330. 2011. Updated version of SNiP 2.05.03-84*.
4. Ustroystvo soyedineniy na vysokoprochnykh boltakh v stalnykh konstruktsiyakh mostov [Setting up High-Strength Bolt Connections in
Steel Constructions of Bridges]. STP 006-97.
5. Bolty vysokoprochnyye s garantirovannym mo- mentom zatyazhki rezbovykh soyedineniy dlya stroitel- nykh stalnykh konstruktsiy [HighStrength Bolts with Guaranteed Fixing Torque of Screw Joints for Construction Steel Structures]. TU 1282-162-02494680-2007. Melnikov
Construction Metal Structures Institute.
Строительные нормы и правила, глава СниП П-23-81. Нормы проектирования / Стальные конструкции. - М.: Стройиздат,
1982. - С. 40 - 41.
2.
Стрелецкий Н.Н. Повышение эффективности монтажных соединений на высокопрочных болтах / Сб. тр. ЦНИИПСК, вып.
19. - М.: Стройиздат, 1977. - С. 93-110.
3.
Лукьяненко Е.П., Рабер Л.М. Совершенствование методов подготовки соприкасающихся поверхностей соединений на
высокопрочных болтах // Бущвництво Украши. - 2006. - № 7. - С. 36-37
4.
АС. № 1707317 (СССР) Сдвигоустойчивое соединение / Вишневский И. И., Кострица Ю.С., Лукьяненко Е.П., Рабер Л.М. и
др. - Заявл. 04.01.1990; опубл. 23.01.1992, Бюл. № 3.
5.
Пат. 40190 А. Украша, МПК G01N19/02, F16B35/04. Пристрш для випрювання сил тертя спокою по дотичних поверхнях
болтового зсувос- тшкого з 'езнання з одшею площиною тертя / Рабер Л.М.; заявник iпатентовласник Нацюнальна металургшна
акадспя Украши. - № 2000105588; заявл. 02.10.2000; опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6.
6.
Пат. 2148805 РФ, МПК7G01 L5/24. Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения / Рабер Л.М.,
Кондратов В.В., Хусид Р.Г., Миролюбов Ю.П.; заявитель и патентообладатель Рабер Л.М., Кондратов В.В., Хусид Р.Г.,
Миролюбов Ю.П. - № 97120444/28; заявл. 26.11.1997; опубл. 10.05.2000, Бюл. № 13.
1.
Рабер Л. М. Использование метода предельных состояний для оценки затяжки высокопрочных болтов // Металлург, и горноруд. промсть. - 2006. -№ 5. - С. 96-98
1. Журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30 «Отвести опасность», А.И.Коваленко
2. Журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование сейсмоизолирующего пояса для существующих
А.И.Коваленко
зданий»,
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция малоэтажных жилых зданий»,
4. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 24-25 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости». А.И.Коваленко
6. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра», А.И.Коваленко8
7. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без заглубления –
грунте. Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
дом на
8. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров «Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
9. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации электромагнитных волн,
предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!»

109.

УДК 624.042.7
И. О. Кузнецова, С. С. Ваничева, М. В. Фрезе, А. А. Долгая, Т. М. Азаев, Х. R Зайнулабидова
ПРИМЕНЕНИЕ ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ БОЛТОВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУЦИЙ МОСТОВ И ДРУГИХ СООРУЖЕНИЙ
Дата поступления: 25.01.2016 Решение о публикации: 14.06.2016
Цель: Разработать и описать новую конструкцию сейсмоизолирующего устройства, состоящего из
упругодемпфирующего элемента, соединенного с изолированными частями сооружения
фрикционно-подвижными соединениями (ФПС), предназначенного для снижения расчетных
нагрузок на сооружение, а также для многоуровневого проектирования и управления
повреждениями конструкции. Методы: Для анализа работы ФПС использованы методы
динамических расчетов сооружений, моделирование расчетных акселерограмм с использованием
ЭВМ, а также натурные испытания при помощи сейсмоплатформ. Результаты: Предложено
конструктивное решение нового сейсмоизолирующего устройства, упругодемпфирующий элемент
которого выполнен в виде столика, верхняя плита столика устанавливается на металлические
стержни из высокопрочной стали, параллельно со столиком установлены гидравлические демпферы,
а ФПС из пакетов стальных листов соединены высокопрочными болтами, пропущенными через
овальные отверстия. Выявлено, что при относительно слабых землетрясениях описываемая
конструкция работает в упругой стадии и ФПС заблокированы; при сильных землетрясениях, когда
горизонтальная нагрузка превышает силу трения в ФПС, происходит проскальзывание элемента за
счет формы отверстий, что обеспечивает взаимное смещение листов на величину зазора между
болтом и краем овального отверстия и обеспечивает сохранность сооружения. Практическая
значимость: Использование описанной системы сейсмозащиты позволяет снизить расчетные
сейсмические нагрузки на сооружения в пределах 40-70 % и спрогнозировать сценарии разрушения
сооружения. Таким образом, снижается стоимость объекта строительства и повышается его
надежность, что в свою очередь приводит к снижению экономических и социальных рисков при
землетрясении.
Сейсмостойкость, сейсмоизоляция, фрикционно-подвижные болтовые соединения.
*Inna O. Kuznetsova, Cand. Sci. (Eng.), associate professor, [email protected]; Svetlana S. Vanicheva, section head
(Petersburg State Transport University); Maksim V. Freze, Cand. Sci. (Eng.); Anzhelika A. Dolgaya, Cand. Sci. (Eng.),
design engineer (Transmost PLC); Tagir M. Azayev, Cand. Sci. (Eng.); Khanzada R. Zaynulabidova, Cand. Sci. (Eng.)
(Dagestan State Technical University) APPLICATION OF FRICTIONAL DYNAMIC BOLTED-TYPE CONNECTIONS
TO ENSURE SEISMIC RESISTANCE OF ENGINEERING STRUCTURES OF BRIDGES AND OTHER OBJECTS
Objective: To develop and describe a new design of a seismic-isolation device consisting of elastic damping element
connected to isolated parts of an object by frictional dynamic connections. It is intended for reduction of design load on an
object, as well as multi-level designing and management of object damage. Methods: Structure dynamic calculation
methods were used to analyse the operation of frictional dynamic connections, as were computer simulation of calculation
accelerograms and full- scale tests involving shake tables. Results: A design solution for a new seismic-isolation device
is proposed. Its elastic damping element is shaped like a table, its top plate is placed on metallic bars made from
high-resistance steel, hydraulic dampers are installed parallel to the table, and frictional dynamic connections made
from piles of steel plates are linked by high-strength bolts put through oval openings. It was discovered that in cases
of relatively minor earthquakes the construction described here is operating in elastic stage, and frictional dynamic
connections get blocked. During strong earthquakes, when horizontal load exceeds friction force in frictional
dynamic connections, slipping of an element occurs due to shape of openings which ensures mutual displacement of
plates by gap width between the bolt and the edge of oval opening, which ensures the structure's preservation.
Practical importance: Using the seismic resistance system described here allows for reduction of calculation seismic
loads on structures by between 40 and 70 per cent, and to forecast scenarios of structure destruction. Thus the cost
of construction object gets reduced, its reliability is increased, which cuts economic and social risks in case of an
earthquake.
Seismic
resistance,
seismic
isolation,
frictional
dynamic
bolted-type
connections.

110.

В настоящее время в практике сейсмостойкого
строительства сложился многоуровневый подход
к обеспечению сейсмостойкости сооружения. В
отечественной литературе такой подход получил
название «проектирование сооружений с
заданными параметрами предельных состояний»
[7, 13], за рубежом его называют Performance
Based Designing (PBD). При таком подходе
отказываются от принципа равнопрочности
сооружения и предусматривают наличие слабых
мест, позволяющих управлять накоплением
повреждений в конструкции, минимизируя
дисперсию при прогнозе ущерба.
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
(ФПС) [6]. Под 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 можно
снизить затраты на усиление сооружения,
подверженного сейсмическим и другим
интенсивным нагрузкам.
Описание фрикционно-подвижных соединений
ФПС были предложены в НИИ мостов
ЛИИЖТа в 1980 г. и защищены авторскими
свидетельствами [9-12 и др]. Простейшее
стыковое и нахлесточное соединения приведены
на рис. 1. При экстремальных нагрузках должны
происходить взаимная подвижка соединяемых
деталей вдоль овала и за счет этого уменьшаться
пиковое значение усилий, передаваемое
соединением.
При использовании обычных болтов их
натяжение N не превосходит 80-100 кН, а
разброс натяжения AN = 20-50 кН, что не
позволяет прогнозировать несущую способность
такого соединения по трению. При использовании же высокопрочных болтов при том
же AN натяжение N = 200-400 кН, что в

111.

б
12 3
1
Рис. 1. Принципиальная схема фрикционно-подвижного соединения:
а) встык; б) внахлест; 1 - соединяемые листы; 2 - высокопрочные
болты; 3 - шайба; 4 - овальные отверстия; 5 - накладки
принципе может позволить задание и регулирование несущей способности соединения.
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 соединение может
заклинить, контактные поверхности
соединяемых деталей оплавиться и т. п. [3-5].
Случались обрывы головки болта. Исследования
1985-1990 гг. позволили выявить способы
обработки соединяемых листов, обеспечивающих стабильную работу ФПС. В частности,
установлена недопустимость использования для
ФПС пескоструйной обработки листов пакета,
рекомендованы обжиг листов, нанесение на них
специальной мастики или напыление мягких
металлов. Исследования по рассматриваемому
вопросу обобщены в [13].
В 1995 г. исследования по ФПС были представлены на 11-й всемирной конференции по
сейсмостойкому строительству [14]. После этого
их начали применять за рубежом. Однако в
России эти соединения не применялись в течение
20 лет после разработки теории ФПС в НИИ
мостов [2].
Применение ФПС на мостах г. Сочи
Впервые ФПС использовали при строительстве железнодорожных мостов на олим-
пийских объектах в г. Сочи. В частности, было
предложено новое опорное сейсмоизолирующее устройство (рис. 2). Устройство
имеет три принципиальные особенности:
1) вертикальная и горизонтальная нагрузки
передаются на разные элементы единого узла
опирания, т. е. в системе опирания имеются
независимые опорный и сейсмоизолирующий
элементы. Опорный элемент выполнен в виде
обычной подвижной опорной части, жесткой в
вертикальном направлении. Это исключает
вертикальные смещения пролетного строения
под нагрузкой;

112.

1
Рис. 2. Схема устройства сейсмоизоляции на железнодорожных мостах в г. Сочи: 1 - пролетное
строение; 2 - зазор между податливым элементом и пролетным строением; 3 - антифрикционное
покрытие; 4 - верхний лист податливого элемента; 5 - опора; 6 - податливый элемент; 7 - ФПС; 8 дополнительный лист; 9 - шарнирный балансир; 10 - упоры;
11 - подвижная опорная часть
2) сейсмоизолирующий
элемент выполнен
составным в виде упругого столика из стальных
стержней (стержневого амортизатора) и пакета
стальных листов, объединенных ФПС;
3) сила трения в ФПС не превосходит разрушающей нагрузки на опору и столик.
Для снижения сейсмических нагрузок на
опоры и относительных смещений пролетных
строений на опорах мостов дополнительно
устанавливались демпферы. Для этого использованы гидравлические демпферы фирмы
«Вибросейсм», детально описанные в [15].
Как видно из рис. 2, между пролетным
строением 1 и опорой 5 параллельно с податливым сейсмоизолирующим элементом 6
устанавливается опорный элемент 11, представляющий собой обычную подвижную
опорную часть с шарнирным балансиром 9.
Верхний лист податливого элемента 4 с антифрикционным покрытием 3 соединен с дополнительным листом 8 с помощью ФПС 7. При
этом листы 4 и 8 с антифрикционным покрытием
3 и ФПС 7 образуют верхний скользящий
элемент. На пролетное строение 1
устанавливаются упоры 10, контактирующие с
дополнительным листом 8 и имеющие свободу
вертикальных перемещений относительно листа
4. При этом податливый элемент со скользящим
элементом имеют высоту h меньше, чем высота
подвижной опорной части H за счет устройства
зазора 2. Это исключает передачу на податливый
элемент вертикальной нагрузки от пролетного
строения, которая полностью воспринимается
подвижной опорной частью.
При эксплуатационных нагрузках (торможении подвижного состава, поперечных
ударах транспортных средств), а также при
действии проектного землетрясения (ПЗ) горизонтальные нагрузки передаются от пролетного строения 1 на опору 5 через упоры 10 и
податливый элемент 6. При этом динамические
нагрузки на опору снижаются за счет
амортизирующего действия податливого элемента. При максимальном расчетном землетрясении (МРЗ) происходит подвижка в ФПС,
пиковые нагрузки на опору ограничиваются
силой трения в ФПС и обеспечивается сохранность сооружения (пролетные строения

113.

не сбрасываются с опор) [1]. Таким образом,
расчетные нагрузки снижаются при действии как
ПЗ, так и МРЗ.
Предлагаемая конструкция позволяет проектировать сооружения с заданными параметрами предельных состояний, а также сценарий
накопления повреждений в сооружении при
сейсмических воздействиях [8].
состояний системы. При значении 1 на
диаграмме ФПС закрыто и система работает
упруго. При значении 0 на диаграмме ФПС
открыто и пролетное строение скользит
относительно опоры. В рассмотренном примере
проскальзывание возникает практически сразу
после начала воздействия, а максимальный сдвиг
достигает 11 см. На рис. 3 выделе
Расчетный анализ работы ФПС при
землетрясении
Рис. 3 иллюстрирует работу устройства при
МРЗ. На нем представлены расчетные зависимости от времени ускорений и смещений
элементов моста при землетрясении.
В верхней части рис. 3 показана расчетная
Рис. 3. Результаты расчета сейсмоизолированного моста на действие МРЗ
акселерограмма, имеющая ускорения около 2,2
м/с2. По своим энергетическим характеристикам
и пиковым ускорениям в диапазоне частот около
1 с акселерограмма описывает 9-балльное
землетрясение. При этом смещение пролетного
строения составило более 12 см, однако
смещение верха опор оказалось менее 1 см.
Интерес представляет диаграмма чередования

114.

но полное (упругое и пластическое) смещение
пролетного строения. Хорошо видно, что при
МРЗ пластические смещения в ФПС превалируют над упругими смещениями за счет
деформации столика.
В нижней части рис. 3 приведены усилия в
демпфере. Пиковые значения усилий достигают
180 кН. Это составляет примерно 15 % от
сейсмической нагрузки.
Принятая концепция проектирования обеспечивает сохранность опор и отсутствие сброса
пролетного строения при любых расчетных
землетрясениях. Конструкция опорных
устройств обеспечивает один вид повреждений подвижки в ФПС, соединяющих опору с
пролетным строением. Сценарий накопления
повреждений (рост подвижки) представлен в
таблице.
поддающиеся ремонту повреждения мостов при
редких разрушительных землетрясениях.
На рис. 4, 5 представлены мосты с фрагментами сейсмозащиты в г. Сочи. Предлагаемые
и уже реализованные устройства обеспечивают
сейсмозащиту моста как при проектных, так и
при максимальных расчетных землетрясениях.
При этом прогнозируется ха
Заключение
Пример сценария накопления повреждений для одной из эстакад
железнодорожной линии Адлер - Сочи
Показатель
Значение
Сила землетрясения, балл
5-6
7
8
Ориентировочная повторяемость, год
20
200
500
1000
Ускорение, м/с2
0,35
1,09
1,61
2,398
Подвижка, см
0,1
1,6
6,3
12,5
Число подвижек за время землетрясения
2
23
35
38
9
Рис. 5. Стержневые амортизаторы с ФПС на
Рис. 4. Стержневой амортизатор с ФПС, установленный
нажелезнодорожных
железнодорожном эстакад
мосту через
р.
одной из
в г. Сочи
Мзымта в районе в г. Сочи
В заключение отметим, что по предлагаемой
методике и с использованием предлагаемых
технических решений сейсмозащитных
устройств в Сочи построено более 100 мостовых
опор. Применение этих устройств позволяет на
40-70 % снизить расчетную нагрузку на опоры и
обеспечить прогнозируемые и легко

115.

рактер накопления повреждений в конструкции и
обеспечивается ее ремонтопригодность после
разрушительных землетрясений. Это пока
единственная в мире система сейсмо- защиты,
которая обеспечивает нормальную эксплуатацию
моста, не приводя к расстройству пути при
эксплуатационных нагрузках и проектных
землетрясениях.
Таким образом, применение ФПС позволило
реализовать новую систему сейсмозащи- ты
железнодорожных мостов, которая обеспечивает
снижение сейсмических нагрузок при ПЗ и МРЗ
и нормальную эксплуатацию сооружения.
Библиографический список
1. Азаев Т. М. Оценка сейсмостойкости мостов по
условию сброса пролетных строений с опор / Т. М.
Азаев, И. О. Кузнецова, А. М. Уздин // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003. - Вып. 1. С. 38-42.
2. Белаш Т. А. Сейсмоизоляция. Современное
состояние / Т. А. Белаш, В. С. Беляев, А. М. Уздин и
др. // Избранные статьи профессора О. А. Савинова и
ключевые доклады, представленные на IV Савиновские чтения. - СПб. : Ленинград. Промстройпроект, 2004. - С. 95-128.
3. Березанцева Е. В. Фрикционно-подвижные
соединения на высокопрочных болтах / Е. В. Березанцева, Е. В. Сахарова, А. Ю. Симкин, А. М. Уз- дин
// Междунар. коллоквиум : Болтовые и специальные
монтажные соединения в стальных конструкциях. Т.
1. - М., 1989. - С. 73-76.
4. Деркачев А. А. Исследование свойств стержневых конструкций с упруго-фрикционными соединениями на высокопрочных болтах / А. А. Деркачев, В. С. Давыдов, С. И. Клигерман // Сейсмостойкое строительство. - 1981. - Вып. 3. - С. 7-10.
5. Евдокимов В. В. Несущая способность сдвигоустойчивых соединений с увеличенными отверстиями под высокопрочные болты / В. В. Евдокимов,
В. М. Бабушкин // Междунар. коллоквиум :
Болтовые и специальные монтажные соединения в
стальных конструкциях. Т. 1. - М., 1989. - С. 77-80.
6. Елисеев О. Н. Элементы теории трения, расчет
и технология применения фрикционно-подвижных
соединений / О. Н. Елисеев, И. О. Кузнецова, А. А.
Никитин и др. - СПб. : ВИТУ, 2001. - 75 с.
7. Килимник Л. Ш. О проектировании сейсмостойких зданий и сооружений с заданными параметрами предельных состояний / Л. Ш. Килим- ник
// Строительная механика и расчет сооружений. 1975. - № 2. - С. 40-44.
8. Кузнецова И. О. Сейсмоизоляция - способ
проектирования сооружений с заданными параметрами предельных состояний и сценариев накопления повреждений / И. О. Кузнецова, Ван Хайбинь, А.
М. Уздин, С. А. Шульман // Избранные статьи проф.
О. А. Савинова и ключевые доклады, представленные на VI Савиновские чтения. - СПб., 2010.
- С. 105-120.
9. Савельев В. Н., Уздин А. М., Хусид Р. Г. Болтовое соединение. А. с. СССР № 1168755, МКИ F 16
B 5/02, 35/04, 1983.
10. Савельев В. Н., Уздин А. М., Хусид Р. Г. Болтовое соединение плоских деталей встык. А. с. СССР
№ 1174616, МКИ F 16 B 5/02, 35/04, 1983.
11. Савельев В. Н. Особенности работы соединений на высокопрочных болтах на знакопеременные нагрузки типа сейсмических / В. Н. Савельев, А.
Ю. Симкин // Сейсмостойкое строительство. - 1985. Вып. 10. - С. 20-24.
12. Савельев В. Н., Уздин А. М., Хусид Р. Г., Кистерский С. В. Способ соединения листов в пакет. А.
с. СССР № 1184981, МКИ F 16 B 5/02, 35/04, 1983.
13. Уздин А. М. Сейсмостойкие конструкции
транспортных зданий и сооружений : учеб. пособие /
А. М. Уздин, С. В. Елизаров, Т. А. Белаш. - М. : УМЦ
ЖДТ, 2012. - 500 с.
14. Hashem A. M. The use of the friction-movable
braces for designing the seismic proof structures with
predetermined parameters of ultimate conditions / A.
M. Hashem, A. M. Uzdin // 11-th World Conf.
Earthquake Eng. Paper 51.
15. Kostarev V. V. Providing the earthquake stability
and Increasing the reliability and resources of pipelines
using viscous dampers / V. V. Kostarev, L. Yu. Pavlov,
A. M. Schukin, A. M. Berkovsky // Proc. Workshop
„Bridges seismic isolation and large-scale modeling", St.
Petersburg, 29.06-03.07.2010. - St. Petersburg, 2010. - P.
59-70.
References
1. Azayev T. M., Kuznetsova I. O. & Uzdin A. M.
Seismostoykoye stroitelstvo. Bezopasnost sooru- zheniy Seismic-Resistant Construction. Structure Safety, 2003, Is.
1, pp. 38-42.
2. Belash T. A., Belyayev V. S., Uzdin A. M., Yermoshin A. A. & Kuznetsova I. O. Seismoizolyatsiya.
Sovremennoye sostoyaniye [Seismic Isolation. Modern
Condition]. Izbrannyye statiprofessora O. A.
Savi- nova i klyuchevyye doklady,
predstavlennyye na IV Savinovskiye chteniya
[Selected Articles by Professor O. A. Savinov
and Key Reports Presented at the 4th Savinov
Readings].
St.
Petersburg,
Leningradskiy
Promstroyproyekt, 2004. Pp. 95-128.
3. Berezantseva Ye. V., Sakharova Ye. V., Simkin
A.Yu. & Uzdin A. M. Friktsionno-podvizhnyye soyedineniya na vysokoprochnykh boltakh [Frictional Dynamic Connections with High-Strength Bolts]. Me-
zhdunarodnyy kollokvium: Boltovyye i
spetsialnyye montazhnyye soyedineniya v
stalnykh konstruktsiyakh [International
Colloquim: Bolt and Special On-Site
Connections in Steelwork]. Vol. 1. Moscow, 1989.
Pp. 73-76.

116.

4. Derkachev A. A., Davydov V. S. & Kliger- man S.
Savinov Readings']. St. Petersburg, 2010. Pp. 105-
Seismostoykoye stroitelstvo - Seismic-Resistant Construction, 1981, Is. 3, pp. 7-10.
120.
9. Savelyev V. N., Uzdin A. M. & Khusid R. G. Boltovoye soyedineniye [Bolt Connection]. Invention
Certificate A. S. SSSR N 1168755, MKI F 16 B 5/02,
35/04, 1983.
10. Savelyev V. N., Uzdin A. M. & Khusid R. G. Boltovoye soyedineniye ploskikh detaley vstyk [Butt-toButt Bolt Connection of Flat Parts]. Invention Certificate A. S. SSSR N 1174616, MKI F 16 B 5/02, 35/04,
1983.
11. Savelyev V. N. & Simkin A.Yu. Seismostoykoye
stroitelstvo - Seismic-Resistant Construction, 1985,
Is.10, pp. 20-24.
12. Savelyev V. N., Uzdin A. M., Khusid R. G. &
Kisterskiy S. V. Sposob soyedineniya listov v paket
[Method for Connecting Plates into Piles]. Invention
Certificate A. S. SSSR N 1184981, MKI F 16 B 5/02,
35/04, 1983.
13. Uzdin A. M., Yelizarov S. V. & Belash T.A. Seismostoykiye konstruktsii transportnykh zdaniy i sooruzheniy : uchebnoye posobiye [Seismic-Resistant Designs
for Transport Buildings and Structures : Course
Guide]. Moscow, UMTs ZhDT, 2012. 500 p.
14. Hashem A. M. & Uzdin A. M. The use of the
friction-movable braces for designing the seismic proof
structures with predetermined parameters of ultimate
conditions. Hth World Conf. Earthquake Eng.
Paper 51.
15. Kostarev V. V., Pavlov L.Yu., Schukin A. M. &
Berkovsky A. M. Providing the earthquake stability and
Increasing the reliability and resources of pipelines
using viscous dampers. Proc. Workshop "Bridges
I.
5. Yevdokimov V. V. & Babushkin V. M. Nesushchaya sposobnost sdvigoustoychivykh soyedineniy s
uvelichennymi otverstiyami pod vysokoprochnyye bolty [Bearing Capacity of Shear-Resisting Connections
with Increased Openings for High-Strength Bolts]. Me-
zhdunarodnyy kollokvium: Boltovyye i
spetsialnyye montazhnyye soyedineniya v
stalnykh konstruktsiyakh [International
Colloquim: Bolt and Special On-Site
Connections in Steelwork]. Vol. 1. Moscow, 1989.
Pp. 77-80.
6. Yeliseyev O. N., Kuznetsova I. O., Nikitin A.A.,
Pavlov V.Ye., Simkin A.Yu. & Uzdin A. M. Elementy
teorii treniya, raschet i tekhnologiya primeneniya friktsionno-podvizhnykh soyedineniy [Elements of Friction
Theory, Calculation and Technology for Application of
Frictional Dynamic Connections]. St. Petersburg, VITU,
2001. 75 p.
7. Kilimnik L.Sh. Stroitelnaya mekhanika i raschet
sooruzhenoiy - Construction Mechanics and Structure
Calculation, 1975, no. 2, pp. 40-44.
8. Kuznetsova I. O., Van Khaybin, Uzdin A. M. &
Shulman S.A. Seismoizolyatsiya - sposob proyektirovaniya sooruzheniy s zadannymi parametrami
predelnykh sostoyaniy i stsenariyev nakopleniya povrezhdeniy [Seismic Isolation as a Method for Designing
Structures with Set Parameters of Limit States and
Damage Accumulation Scenarios]. Izbrannyye stati
professora O. A. Savinova i klyuchevyye
doklady, predstavlennyye na VI Savinovskiye
chteniya [Selected Articles by Professor O. A.
Savinov and Key Reports Presented at the 6th
seismic isolation and large-scale modeling",
St. Petersburg, 29.06-03.07.2010. St. Petersburg, 2010.
Pp.
59-70.

117.

*КУЗНЕЦОВА Инна Олеговна - канд. техн. наук, доцент, [email protected]; ВАНИЧЕВА Светлана Сергеевна
- начальник отдела (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I);
ФРЕЗЕ Максим Владимирович - канд. техн. наук; ДОЛГАЯ Анжелика Александровна - канд. техн. наук,
инженер-проектировщик (ОАО «Трансмост»); АЗАЕВ Тагир Магомедович - канд. техн. наук;
ЗАЙНУЛАБИДОВА Ханзада Рауповна - канд. техн. наук (Дагестанский государственный технический
университет).

118.

119.

120.

121.

122.

123.

124.

125.

126.

127.

128.

129.

130.

131.

132.

133.

134.

135.

:
"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 (авторы: Коваленко А.И. и
другие)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ
ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ № 2010136746
(57) Формула изобретения
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение
проема/проемов рассчитанной площади для снижения до допустимой величины взрывного давления,
возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем,
что в объеме каждого проема организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей,
ограниченных эластичным огнестойким материалом и установленных на легкосбрасываемых
фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и землетрясении, при этом
обеспечивают плотную посадку полости/полостей во всем объеме проема, а в момент взрыва и
землетрясения под действием взрывного давления обеспечивают изгибающий момент полости/полостей
и осуществляют их выброс из проема и соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной
подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на
высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных, скользящих соединениях с сухим
трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм жесткости,
состоящих из стальных регулируемых натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности,
позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия 115
мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на

136.

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, STARKES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10,
STAAD.Pro, а затем на испытательном стенде 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 ОО"Сейсмофонд» - «Защита и безопасность городов».
:
"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 (авторы: Коваленко А.И. и
другие)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ
ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ № 2010136746
(57) Формула изобретения
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение
проема/проемов рассчитанной площади для снижения до допустимой величины взрывного давления,
возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем,

137.

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, STARKES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10,
STAAD.Pro, а затем на испытательном стенде 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».

138.

139.

Изобретение Опора сейсмостойкая № 165076 с использованием
антисейсмических фрикционно- демпфирующих опор с
зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии выправления
крена здания, моста , согласно изобретения № 165076 «Опора
сейсмостойкая»
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
165 076
(13)
U1
(51) МПК
E04H 9/02 (2006.01)
(12)
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 26.09.2019)
(21)(22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Кадашов Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Кадашов Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2-я
Красноармейская ул дом 4 СПб ГАСУ
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
(57) Реферат:
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических воздействий за счет
использования фрикцион но податливых соединений. Опора состоит из корпуса в котором
выполнено вертикальное отверстие охватывающее цилиндрическую поверхность щтока. В
корпусе, перпендикулярно вертикальной оси, выполнены отверстия в которых установлен
запирающий калиброванный болт. Вдоль оси корпуса выполнены два паза шириной <Z> и длиной
<I> которая превышает длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза, выполненного в штоке.
Ширина паза в штоке соответствует диаметру калиброванного болта. Для сборки опоры шток
сопрягают с отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с поперечными отверстиями
корпуса и соединяют болтом, после чего одевают гайку и затягивают до заданного усилия.

140.

Увеличение усилия затяжки приводит к уменьшению зазора<Z>корпуса, увеличению сил трения в
сопряжении корпус-шток и к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии. 4 ил.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и
оборудования от сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливых
соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических
воздействий. Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU
1174616, F15B 5/02 с пр. от 11.11.1983. Соединение содержит металлические листы, накладки и
прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые
пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых
горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С
увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно
накладок контакта листов с меньшей шероховатостью. Взаимное смещение листов происходит до
упора болтов в края овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как
все болты соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает работать
упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов.
Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия
только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из -за
разброса по трению. Известно также Устройство для фрикционного демпфирования ан тиветровых
и антисейсмических воздействий по Патенту TW 201400676 (A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and
anti-seismic friction damping device, E04B 1/98, F16F 15/10. Устройство содержит базовое
основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько
внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается
между пластинами и наружными поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной
поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют
сегменты и пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через
блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном
положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает ветровые
нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в
сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без
разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов
из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества
сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса - цилиндр штока, а
также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из
двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней - штока, установленного с
возможностью перемещения вдоль общей оси и с возможностью ограничения перемещения за счет
деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе выполнено центральное
отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия
(перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент -болт.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые
обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлени и. В теле штока,
вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует диаметру запирающего
элемента (болта), а длина соответствует заданному перемещению штока. Запирающий элемент

141.

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

142.

143.

144.

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

145.

РЕГЛАМЕНТ
МОНТАЖА АМОРТИЗАТОРОВ СТЕРЖНЕВЫХ ДЛЯ СЕЙСМОЗАЩИТЫ
МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
4) Подготовительные
работы
1.1 Очистка верхних поверхностей бетона оголовка опоры и
пролетного строения от загрязнений;
4) 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).
4) 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.
4) Проверка
высотных
и
горизонтальных
параметров
поступившего на монтаж амортизатора и пространства для его
установки на опоре (под диафрагмой). При необходимости, срубка
выступающих частей бетона или устройство подливки на оголовке опоры.
4) Устройство
подмостей в уровне площадки, на которую
устанавливается амортизатор.
5) 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:
16. 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;
17. болты
расположены внутри основания и оканчиваются
резьбовыми втулками, верхние торцы которых расположены заподлицо с
бетонной поверхностью;

146.

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;
18.

147.

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.

148.

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.
2.1.4.

149.

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

150.

Согласовано:
ОАО «Трансмост»
Главный инженер проекта
Главный инженер проекта ОАО «Трансмост»
И.В. Совершаев
И.А. Мурох

151.

Главный инженер проекта
В.Л. Бобровский
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

152.

СОДЕРЖАНИЕ
1
Введение
3
2
Элементы теории трения и износа
6
3
Методика расчета одноболтовых ФПС
18
3.1
Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
18
3.2
Общее уравнение для определения несущей способности ФПС.
20
3.3
Решение общего уравнения для стыковых ФПС
21
3.4
Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
22
4
Анализ экспериментальных исследований работы ФПС
26
5
Оценка
параметров
диаграммы
деформирования
многоболтовых
фрикционно-подвижных соединений (ФПС)
31
5.1
Общие положения методики расчета многоболтовых ФПС
31
5.2
Построение уравнений деформирования стыковых многоболтовых ФПС
32
5.3
Построение уравнений деформирования нахлесточных многоболтовых 38
ФПС
6
Рекомендации по технологии изготовления ФПС и сооружений с такими
соединениями
6.1
42
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий контактных поверхностей
стальных деталей ФПС и опорных поверхностей шайб
42
6.2
Конструктивные требования к соединениям
43
6.3
Подготовка
контактных
поверхностей
элементов
и
методы
контроля
6.4
45
Приготовление и нанесение протекторной грунтовки ВЖС 83-0287. Требования к загрунтованной поверхности. Методы контроля
6.4.1
Основные требования по технике безопасности при работе с
грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.4.2
Транспортировка
и
47
хранение
элементов
законсервированных грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.5
46
и
деталей,
49
Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные 49
поверхности шайб
6.6
7
Сборка ФПС
49
Список литературы
51

153.

154.

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

155.

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

156.

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

157.

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

158.

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

159.

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

160.

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

161.

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

162.

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

163.

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

164.

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

165.

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

166.

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

167.

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

168.

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

169.

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,

170.

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

171.

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 pds .
k p pvdt
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален
работе сил трения W
kw W
kp
f
s
Fds .
W; W
0
Здесь сила трения F=f N = f p
нормального давления;
(2.5)
; где
f – коэффициент трения, N – сила
- контурная площадь касания пар.
Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар
E и
окружающей среды Q
W=Q+ E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sin t за
период колебаний Т == 2л/
определяется силой трения F и амплитудой
колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС

172.

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

173.

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

174.

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,

175.

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

176.

Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V
можно представить в виде:
V
d
dt
d ds
ds dt
V ср ,
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a
k
N0
к
f(s)
(3.4)
(s) ,
где k K / Vср .
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
s
k N0 a
1
1 e
kas
e ka( s z ) k
k
f(z)
( z ) dz ,
0
или
s
k
N0 a
1
e
kas
k
k
f(z)
(z)
ekazdz
N0 a 1 .
(3.5)
0
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно
упрощается, так как в этом случае N1
функции
и
f(z)
использование
( z ),
входящие
интеграла.
(3.5)
в
(3.5).
позволяет
формулу для определения величины износа
1 e kas
k N0 a 1
Падение натяжения
N2
N при этом составит:
0 , и обращаются в 0
С
учетом
получить
сказанного
следующую
:
(3.6)

177.

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

178.

существенно на характер падений несущей способности соединения
сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости
несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×108
H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности соединения превосходит 50%. Такое падение натяжения
должно
приводить
к
существенному
росту
взаимных
смещений
соединяемых деталей и это обстоятельство должно учитываться в
инженерных расчетах. Вместе с тем рассматриваемый эффект будет
приводить к снижению нагрузки, передаваемой соединением. Это
позволяет при использовании ФПС в качестве сейсмоизолирующего
элемента конструкции рассчитывать усилия в ней, моделируя ФПС
демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом
функций f(s) и
>(s).Функция f(s) зависит от удлинения болта
вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси
аппроксимацию в виде:
u( x )
s sin
x
,
2l
(3.9)
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки
(рис. 3.3), то длина искривленной оси стержня составит:
1
2
L
du
dx
1
1
1
2
s2 2
8l 2
1
2
cos 2
1
2
1
2
2
dx
1 s
1
4l
2
x
dx 1
2l
1
2
s2 2
.
8l
cos
2l
2
dx
1
1
2
s2 2
8l 2
cos
x
dx
2l

179.

Удлинение болта при этом определится по формуле:
s2 2
.
8l
l L l
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется
k,
коэффициентом
который
может
быть
определен
из
экспериментальных данных, получим следующее представление для
f(s):
f(s)
s2
l
.
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела
болта будет иметь место лишь до момента срыва его головки, т.е. при s
< s0. Для записи этого факта воспользуемся единичной функцией
Хевисайда :
f(s)
s2
( s s0 ).
l
(3.11)
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 Sпл ) )
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
при s<Sпл
от перемещения s:

180.

N0
( 1 e k1as )
a
s
k 2
s
al
2
s
k1a
2
k1a
2
(3.14)
1 e k1as ,
при Sпл< s<S0
(s)
I
N
( Sпл ) k1( T 1 ek1a( S пл s )
k1a
NT N пл
k1 a
(3.15)
e ( S пл s ) e k1a( S пл s ) ),
при s<S0
(s)
II ( S )
0
Несущая
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
способность
(3.16)
соединения
определяется
при
этом
выражением:
T
T0
fv a
(3.17)
.
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от
скорости подвижки v. Ниже мы используем наиболее распространенную
зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в виде:
f
f0
,
1 kvV
(3.18)
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.

181.

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

182.

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.
4.

183.

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

184.

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

185.

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

186.

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

187.

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

188.

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

189.

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

190.

(T
DT
T )2 p1 p2 ...pk d 1d 2 ...d k
(5.2)
... T 2 p1 p2 ...pk d 1d 2 ...d k
T
T
2
(5.3)
DT
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T
от подвижки s и параметров соединения
i;
в нашем случае в качестве
выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
параметров
соединения S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по
имеющимся данным нам известны лишь среднее значение
i
и их
стандарт (дисперсия).
Для дальнейших исследований приняты два возможных закона
распределения параметров ФПС: равномерное в некотором возможном
диапазоне изменения параметров
учесть,
что
в
предыдущих
математических ожиданий
i
min
i
max
исследованиях
и стандарта
i,
и нормальное. Если
получены
то соответствующие
функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при
2 i 3
3
3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
e
i ai
2 i2
2
.
величины
(5.5)

191.

Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и
(s) при
двух законах распределения сопоставляются между собой, а также с
данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых
многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
сначала
рассматривается более простое соединение встык. Такое соединение
характеризуется
всего
двумя
параметрами
-
начальной
несущей
способностью Т0 и коэффициентом износа k. При этом несущая
способность одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
(5.6)
В случае равномерного распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов составит:
T0
T
T
3
n
k
T
3
T
3
e kas
T
T0
T
3
k
dk
dT
2 k 3
2 T 3
(5.7)
sh( sa k 3 )
nT0 e kas
.
sa k
При нормальном законе распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов определится следующим
образом:
( k k )2
( T T )2
T
T e kas
n
1
T 2
e
2 T2
1
k 2
e
2 k2
( k k )2
( T T )2
1
n
T
2
Te
2 T2
dkdT
1
dT
k
2
e kase
2 k2
dk .

192.

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

193.

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

194.

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

195.

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

196.

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

197.

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;

198.

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

199.

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:
lim
s
2
1
lim e kas
s
2
A
1
e
2
A2
2
1
A
0.
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых
соотношениях
k и k.
Результаты обработки экспериментальных исследований, выполненные ранее, показывают, что разброс
значений несущей способности ФПС для случая обработки поверхностей соединяемых листов путем нанесения
грунтовки ВЖС достаточно велик и достигает 50%. Однако даже в этом случае применение ФПС вполне
приемлемо, если перейти от одноболтовых к многоболтовым соединениям. Как следует из полученных формул
(5.13, 5.16), для среднеквадратичного отклонения
1
последнее убывает пропорционально корню из числа
болтов. На рисунке 5.3 приведена зависимость относительной величины среднеквадратичного отклонения
1
от
безразмерного параметра х для безразмерной подвижки 2-х, 4-х, 9-ти и 16-ти болтового соединений. Значения
T
и T0 приняты в соответствии с данными выполненных экспериментальных исследований. Как видно из графика,
уже для 9-ти болтового соединения разброс значений несущей способности Т не превосходит 25%, что следует
считать вполне приемлемым.

200.

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

201.

где T1( S ) T0
( Tmax
T0 )
S
,
S0
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется
следующим интегралом:
T
n
T ( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax
n I1
I2
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления для Т1
согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в виде суммы трех интегралов:
I1
T0
( Tm ax T0 )
S0 T0 Tmax
dS 0 dT0 dTm ax
I 1,1
I 1,2
s
S0
s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tm ax )
I 1,3
(5.23)
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0
T0
s , S0 p( S0 )dS0
S0
Tmax p( Tmax )dTmax
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
xp( x )dx
p( x )dx
1
и
то получим
I 1,1 T
( s ,S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
x,

202.

I1,2
Tmax
S0 T0 Tmax
T max
S0
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 .
S0
I1,3
T0
S0 T0 Tmax
T0
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 .
S0
Если ввести функции
1( s )
( s , S0 ) p( S0 ) dS0
(5.24)
и
( s , S0 )
p( S0 ) dS0 ,
S0
1( s )
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I1 T 1( s ) ( T max
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
Для нормального распределения p(S0) функция
функция
записывается в виде:
(5.28)
1
1 erf ( s ) ,
а

203.

( S0 S 0 ) 2
2 s2
e
2
s
(5.29)
dS0 .
S0
Для равномерного распределения функции
1
и
2
могут быть
представлены аналитически:
1 при s
1
S0
S0
s при S 0
s 3
0 при s
1
2 s 3
1
2
ln
ln
s 3
S0
s 3
S0
s 3
s 3
S0
при s
S0
при S 0
s
2 s 3
0 при s
S0
(5.30)
s 3
s 3.
S0
S0
s 3 s
s 3
s 3 s
S0
(5.31)
s 3
s 3
Аналитическое представление для интеграла (5.23) весьма сложно.
Для
большинства
видов
распределений
его
целесообразно
табулировать; для равномерного распределения интегралы I1 и I2
представляются в замкнутой форме:
T0
I1
( T max
1
2 s 3
T0 )
T 0 S0
S
2 s 3
s
3
при
0 при
0 при S
I2
Tm
2 s 3
S
S0
S0
s
ln
S0
s
3
S0
s
3
S ln
S0
S0
s
при
3
3
S
S0
s
причем F ( x ) Ei ax( k
s
T 0 )S ln
3
S0
s
s
3
(5.32)
3
3
s 3
F( S ) F( s 3 )
S0
( T max
s
s
S
при S
k
3)
S0
(5.33)
s 3,
Ei ax( k
интегральная показательная функция.
k
3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei -

204.

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

205.

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

206.

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

207.

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

208.

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

209.

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

210.

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

211.

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

212.

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

213.

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

214.

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

215.

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

216.

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

217.

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

218.

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

219.

220.

221.

222.

223.

224.

225.

226.

227.

228.

229.

230.

231.

232.

233.

234.

235.

236.

Материалы научного сообщения, изобретения, специальные
технические условия, альбомы , чертежи, лабораторные
испытания по Обеспечению вибростойкой надежности крышки
турбины Саяно -Шушенской ГЭС на фрикцион-подвижных болтовых
соединениях для обеспечения высокого уровня вибростойкости крепления
на существующих турбинах на других гидроэлектростанциях Сибири
на основе демпфирующей антивибрационно виброзащите
с использованием изобретения номер 165076 «Опора
сейсмостойкая» с применением фрикционно –подвижных
болтовых соединений для обеспечение сейсмостойкости

237.

сооружений из инженеров США, Канады, опыта Армении
дтн Микаела Мелкумяна, предназначенных для
сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, на
основе изобретений проф дтн ПГУП А.М.Уздина №№
1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая»,
154505 «Панель противовзрывная», № 2010136746 «Способ
защиты зданий и сооружений при взрыве с
использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых
соединений , использующие систему демпфирования
фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения
взрывной и сейсмической энергии» , хранятся на Кафедре
металлических и деревянных конструкций 190005, СанктПетербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб ГАСУ у
заведующий кафедрой металлических и деревянных
конструкций , дтн проф ЧЕРНЫХ Александр Григорьевич
строительный факультет [email protected]
[email protected] [email protected]
[email protected] [email protected]
[email protected] [email protected]
(921) 962-67-78, (996) 798-26-54, (999) 535-47-29 , (931) 280-11-94, т/ф (812)
694-78-10
Президент организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ Х.Н.Мажиев ИНН
201400780 ОРГН 1022000000824
Подтверждение компетентности организации «Сейсмофонд» при СПб
ГАСУ https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant