8.60M

Категория:

Строительство

Похожие презентации:

Газета «Земля России» №134

Газета «Земля России» №135

Заявление-заявка в Министерство чрезвычайных ситуаций МЧС об участии в конкурсе на СТУ-НИОКР

Газета «Земля России» №136

Газета «Земля России» №115

Открытое обращение редакции газеты "Земля РОССИИ"

Организация «Сейсмофонд»

Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и сосулек

Редакция газеты «Земля России» №103 СПб ГАСУ

Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах

Газета «Земля РОССИИ» №133

1.

Газета «Земля РОССИИ» №133
Карта СБЕР : 2202 2006 4085 5233 Счет получателя:
40817810455030402987 [email protected] [email protected]
[email protected] [email protected] (999) 535-47-29
Организация «Сейсмофонд»
190005 СПб, 2-я Красноармейская ул.д 4
[email protected] (921) 962-67-78
Свидетельство регистрации Северо –Западном региональном управлении государственного Комитет РФ по печати
(г.СПб) номер П 0931 от 16.05.94. Газета перерегистрирована 19.06.1998, в связи со сменой учредителей , добавлен.
иностран языков. Учред. «Сейсмофонд» ИНН: 2014000780, ОГРН : 1022000000824 Исх. № ЗР -78 от 1 июля 2021
Исх .№ ЗР-133 от 23 августа 2021 (996) 798-26-54, (911) 175-84-65 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул д 4 СПб ГАСУ
Заявление - заявка в Министерство чрезвычайных ситуаций МЧС об участии в
конкурсе на СТУ-НИОКР за лучший инновационный продукт по разработке
специальных технических условия СТУ для ограничение гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
1

2.

Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат № RA.RU.21СТ39,
выдан 27.05.2015), Организация "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824 ИНН2014000780
https://disk.yandex.ru/d/1gA5moEW9fKh_A https://ppt-online.org/960311
https://ru.scribd.com/document/521214247/8126947810-Ogranichenie-GololedoobrazovaniyaPredotvracheniya-Naledi-Sosulek-Na-Skatnix-Krishax-257-Str
Изучив Положение о СТУ -НИОКР об ограничении гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
Участник НИОКР и открытого конкурса подтверждает, что соответствует
требованиям к участникам конкурса, предусмотренным по разработке специальных
технических условий СТУ-НИОККР по ограничению гололедообразования и устройство
2

3.

для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
На фотографии изобретатель РСФСР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию фрикционно -демпфирующих связей
(компенсаторов) для применения ограничителей гололедообразования для скатных
3

4.

крыш , с зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии снеговой
(ледяной) нагрузки , согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» для
увеличения демпфирующей способности антиоблединительного троса , при
импульсных растягивающих нагрузках, для обеспечения многокаскадного
демпфирования , для улучшения демпфирующих свойств фрикционнодемпфирующего компенсатора , согласно изобретениям проф ПГУПС дтн проф
Уздина А М №№ 1168755, 1174616, 1143895 и внедренные в США для ограничения
гололедообразования на скатных крышах в Канаде, США
Аннотация — в современных условиях для защиты скатных крыш
от гололедообразования, используется целый ряд различных
методов и реализующих их устройств, выполняющих защиту
скатных крыш, от гололедообразования. В настоящее время
актуальна разработка универсального средства защиты от
гололедообразования , от климатических воздействий с применением
опыта разработки наиболее эффективных защитных устройств.
Разработано универсальное устройство, способное защищать от
гололедообразования ,всех перечисленных негативных воздействий. В
работе описана математическая модель работы устройства,
проведены испытания устройства в лабораторных условиях,
приведена методика расчѐта схем защиты скатных крыш с
использованием маятникового гасителя пляски ,типа ОГК% и КПП2Ю4-13 ООО ПТК Энергомаш Украина –ограничитель
гололедообразования на скатных крышах.
Предлагаемая устройство относится к инженерному
оборудованию зданий, а точнее к оборудованию скатных крыш или
нижних частей балконов, веранд или др. выступов зданий для
удаления сосулек, особенно вблизи замѐрзших водостоков,
представляющих угрозу для пешеходов, обрушением этих сосулек с
крыши или балкона.
4

5.

Положением. В дополнение участник представляет следующую информацию:
1. ИНН/КПП 2014000780 / 201401001
2. Юридический адрес: ул им С.Ш Лорсанова г Грозный
3. Местонахождение: 190005, СПб 2-я Красноармейская ул д 4 СПб ГАСУ
4. Контактный телефон, факс (921) 962-67-78, (996) 798-26-54
5. Контактное лицо Президент организации «Сейсмофонд» ОГРН
1022000000824 Мажиев Х Н (911) 175-84-65, (999) 535-47-29
___________________________________________________________________
6. Адрес электронной почты [email protected] [email protected]
___________________________________________________________________
7. Банковские реквизиты СБЕР счет получателя 4081710455030402987
карта 2202 2006 4085 5233
Мажиев Х Н руководителя юридического лица ( подпись, печать)
ПРОЕКТ разработки специальных технических условий по СТУ НИОКР о Ограничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем
обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
5

6.

или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно
изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА СТУ -НИОКР «Ограничение гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса»
1. Тема СТУ -НИОКР Ограничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса выравнивании крена и просадки свайного
основания , фарватерных пилонов железнодорожного моста через Керченский
пролив
2. Ключевые слова
3. Дата начала работы 23 августа 2021
4. Длительность проекта 6 месяцев
5. Физические и (или) юридические лица — участники проекта
6. Места работы участников проекта на момент подачи заявки, телефоны,
факсы, e-mail. [email protected]
7. Аннотация проекта.
8. Руководитель проекта. Мажиев Хасан Нажоеевич
9. Дополнительная информация
Авторы изобретения : СПб ГАСУ, Попов Юрий Гаврилович, Мажиев Х. Н,
Темнов В Г инж.-механик Коваленко Е И,
1. ТЕМА СТУ -НИОКР Об ограничении гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
6

7.

демпфирующего стального троса выравнивании крена и просадки свайного
основания , фарватерных пилонов железнодорожного моста через Керченский
пролив
3. НАЧАЛО РАБОТЫ
Начало практического Об ограничении гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса
Предлагаемые для внедрения разработки, как защищенные патентами, так
и новые охраноспособные решения, находящиеся в работе, являются
продолжением работ в одном из самых перспективных направлений в
области Об ограничении гололедообразования и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса (по изобретению 165075 «Опора сейсмостокая» с с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
https://disk.yandex.ru/d/1gA5moEW9fKh_A https://ppt-online.org/960311
https://ru.scribd.com/document/521214247/8126947810-Ogranichenie-GololedoobrazovaniyaPredotvracheniya-Naledi-Sosulek-Na-Skatnix-Krishax-257-Str
и решением о выдаче патента) выполнены в опытных образцах и в
максимальной степени приближены к производству.
7

8.

9.

10.

4. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТА
Следует рассматривать 3 этапа. Общая длительность 1,5-2 года.
1- ый
этап длительностью 1 год - организация разработка СТУ по
ограничению гололедообразования и устройство для предотвращения образования
наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
10

11.

согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
ПОС, ППР,СТУ и проведения сертификационных испытаний (10 шт.,
требуется 100 . тыс рублей).
2- ой этап - 1 год. Развертывание серийного производства Ограничение
гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
, возможно до 100 тыс . руб.).
3- ий этап —1,5 года. К концу третьего этапа заканчивается развертывание
массового ограничения гололедообразования и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063)
, по слому и удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076 с объѐмом 100 тыс руб. изделий в
год. Выполнение 3-го этапа может осуществляться за счет коммерческого
кредита.
11

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

5. УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА
Состав участников определяется при выборе путей финансирования проекта
с включением авторов технических проработок.
6. МЕСТА РАБОТЫ УЧАСТНИКОВ ПРОЕКТА НА МОМЕНТ ПОДАЧИ
ЗАЯВКИ, СПб ГАСУ: ТЕЛЕФОНЫ, ФАКСы, 694-78-10 e-mail
[email protected]
7. АННОТАЦИЯ ПРОЕКТА
Одним из самых перспективных направлений в области ограничения
гололедообразования и устройство для предотвращения образования
наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового
гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
виброзащиты зданий и сооружений
8. РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА Попов Юрий Гаврилович , Мажиев Хасан
Нажоевич [email protected] т/ф (812) 694-78-10
9. СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА.
Целью инновационного проекта является разработка, изготовление и
доведение до практического применения разработка СТУ по ограничению
гололедообразования и устройство для предотвращения образования
наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового
гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
18

19.

В настоящее время (исходя из ограниченных производственных и
финансовых возможностей) ассортимент ограничение гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
демпфирующего троса :
Радикальным способом борьбы с замерзанием водостоков и
последующим созданием наледей и сосулек является система
электрического подогрева поверхности наружного водостока с
помощью [реющего электрического кабеля (патент России №
2158809, кл. E04D 13/064, 2000 г.].
Однако, данная система потребляет значительное количество
электроэнергии в зимний период времени как на обогрев воронкики и
водосточной трубы по всей еѐ высоте. Уменьшает образование
наледей и последующих сосулек тщательное изолирование крыши от
тепла чердака, что также требует больших вложений средств,
однако в периоды оттепели снег на крыше всѐ равно тает, теперь
уже от наружной температуры с образованием тех же наледей и
сосулек и для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках
19

20.

.
Поэтому остаѐтся актуальным поиск методов удаления сосулек и
устройство антиобледенительных устройство по слому и
20

21.

удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования с помощью демпфирующих петель закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
нагрузках, с использованием о изобретений № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076 , для создания импульсных нагрузок
21

22.

23.

Антиобледенительное устройство по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования с помощью
демпфирующих петель закрепленных на стальном тросе для
скатных крыш зданий , преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках , для ограничения гололедообразования с
помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
23

24.

Устройство по слому и удалению сосулек происходит , путем
обеспечения многокаскадного демпфирования с помощью
демпфирующих петель закрепленных на стальном тросе для
скатных крыш , преимущественно при импульсных многокаскадных
нагрузках резонаторы - ограничители гололедообразования с
помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
24

25.

За прототип берѐм устройство по удалению сосулек с крыши
здания с помощью, антиобледенительного маятникового гасителя
пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя
пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения №
154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616,
2010136746, 165076
Задача заявляемою устройства состоит в упрощении и удешевлении
конструкции при еѐ большем универсализме применительно к разным
элементам здания, например с помощью демпфирующего стального
троса с использованием антиобледенительного маятникового
гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК
Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
25

26.

27.

28.

29.

Рис. I. Схема устройства для удаления сосулек, с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
29

30.

Устройство иллюстрируется на примере здания с двухскат ной
крышей на фронтальных стенах, которого крепятся с двух сторон
здания краевые пластинчатые держатели на уровне карнизов
крыши с профильными протяженными отверстиями,
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
Часть троса в пределах карниза соединяется с вне- карнизной
частью с помощью связующего узла .
30

31.

Эффект легкого подрезания сосулек достигается, если сосульки не
толще 1 - 3 см, а такая толщина может создаться за один - два дня
оттепели, например. Специальных расчѐтов прочности троса не
проводим, т.к. он выдерживают нагрузки в сотни кГ. И здесь
главное - не упустить время для слома сосулек, иначе разрушение
сосулек по всей крыше может быть затруднено и способ перестаѐт
работать.
Отдельно для водостока возможно построение тросовой системы
вокруг во- лостока со спуском шнура у водостока.
31

32.

33.

34.

35.

Рис. 3. Насадки к воронке
35

36.

Предлагаемое устройство для удаления сосулек пригодно не
только для крыш, но для балконов, веранд и др. выступов дома.
В этом случае профильные держатели крепятся к боковым
сторонам нижней плиты балкона с двух его сторон, а два конца
троса от пластинчатых держателей рабочего троса, соединяются
в узловой элемент, движение которого через блок управляется
круговым тросом, выведенным в форточку и перемещать трос,
ломая сосульки.
36

37.

Рис. 4. Ограничение гололедообразования с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
37

38.

противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
Предлагаемое устройство относится к инженерному
оборудованию зданий, а точнее к оборудованию скатных крыш для
удаления сосулек, представляющих угрозу для пешеходов,
обрушением этих сосулек с карниза крыши.
Вызывает вопрос изготовления конструкции на крупных зданиях,
которых немало в С.-Петербурге, с необходимостью создания и
монтажа крупногабаритного режущего элемента, с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ
38

39.

№ 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель
противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746,
165076
.
Задача состоит в упрощении и удешевлении конструкции при еѐ
большем универсализме применительно к разным элементам здания.
Поставленная задача решается за счѐт того, что в качестве
ломающего элемента используется единая ячеистая протяж ѐнная
структура, выполненная из гибкого материала во всю длину карниза,
а по ширине эта структура с одной стороны крепится к кромке
крыши, выступая за эту кромку с помощью крепѐжных держателей,
а с другой стороны крепится дискретно с интервалами,
превышающими шаг ячеек к тросу, являющимся тягой для
ломающего ячеистого элемента и закреплѐнного под карнизом
посредством крепѐжных держателей, при этом трос может
смещать всю ячеистую структуру и ломать вросшие в него
сосульки.
Устройство представляет собой ограничитель
гололедообразования с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя
пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения №
154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616,
2010136746, 165076
39

40.

Цепочка может охватывать не один скат крыши, а даже два или
три при соответствующем видоизменении конструкции на углах.
Наконец, на рисунках , показаны два направления
демпфирующего троса вниз к земле, и вверх, которые показывают
возможности управления тянущим тросом с земли или с крыши.
Сосульки с карниза удаляются натяжением и движением троса или
цепочки , которая сдвигает ячеистую структуру и ломает вросшие
в сетку или цепочку сосульки
При необходимости трос может натягиваться неоднократным
натяжением и отпуском, что позволяет удалить возможное
обледенение троса и всей структуры карниза, крыши.
Ключевые слова — воздушные линии; вибрация; пляска;
гололѐдообразование; защита скатных крыш; экономическая
эффективность ограничителей гололедообразования
Скатные крыши , нередко подвержены ветровым воздействиям, в
результате которых образуется гололедообразование.
Указанные явления в значительной степени снижают срок службы
скатных кровель .
Для ограничения гололедообразования на скатных крышах, для
защиты от негативных воздействий применяется арсенал
различных средств, каждое из которых, как правило, призвано
защищать только от одного из описанных явлений, например .
ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
40

41.

удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Опыт эксплуатации скатных крыш убедительно показывает, что
данное обстоятельство значительно усложняет защиту кровли от
ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках.
A. Состояние вопроса
Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ имеет
двадцатипятилетний опыт по разработке расчетных методик,
созданию современных высокоэффективных конструкций для
защиты скатных крыш от гололедообразования
41

42.

43.

Рис. 1. Демпфирующая петля , гаситель вибрации многочастотный
виброизоляторов для ограничения гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
43

44.

45.

антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
С учетом сказанного становится актуальной задача по
разработке относительно недорогого устройства, совмещающего в
себе функционал сразу нескольких защитных методов от
гололедообразования .
Имеется конструкция демпфирующего гасителя, с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
На основании поставленной задачи разработан универсальный
гаситель ветровых колебаний – виброизолятор организации
«Сейсмофонд» который заменяет собой сразу все три устройства
для защиты скатных крыш , а именно: с помощью гасителя
вибрации, гасителя пляски и ограничителя гололѐдообразования на
скатных крышах.
45

46.

47.

Внешний вид виброизоляторв с демпфирующей петлей представлен
на Рис. 3, для ограничение гололедообразования на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Конструкция состоит из силовой пряди 1, выполненной из
нескольких спиральных элементов, соединенных между собой с
помощью клеевой композиции. Согнутая в нескольких местах прядь
образует плоскую разомкнутую рамку в форме меандра. Средней
частью силовая прядь навита на демпферном тросе 2 с грузами 3 и 4
(Рис. 3). Верхними изогнутыми концами прядь крепится на проводе,
грозотросе или самонесущем оптическом кабеле.
47

48.

В результате получается замкнутая жесткая конструкция.
Спирали силовой пряди изготовлены из стальной проволоки с
защитным антикоррозионным покрытием. Демпферный трос
вместе с грузами, по сути, образует встроенный гаситель вибрации.
Плечи и грузы такого гасителя могут быть как одинаковыми (длина,
масса), так и различными.
В случае значительной разницы между наружными диаметрами
защищемого провода и демпферного троса 2 на последний
навивается протектор из стальных спиралей в виде
выравнивающего повива 5.
Длина гасителя в зависимости от назначения может
варьироваться от 0,4 м до 0,8 м, а масса - 2,0...8,0 кг.
Виброизолятор выпускаются для всех известных типов проводов,
грозотросов и оптических кабелей с диапазоном диаметров 8-37,5
мм.
III. ГАШЕНИЕ ВИБРАЦИИ для гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Одним из назначений виброизоляторов, является гашение
вибрации. Эту функцию выполняет встроенный гаситель вибрации,
представляющий собой демпферный трос с закреплѐнными по
концам грузами (см. рис.5) и ограничение гололедообразования на
48

49.

скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Как известно, вибрация проводов возникает при скоростях ветра
от 1 до 7 м/с - представляет собой колебания с относительно малой
амплитудой, не превышающей диаметра провода и высокой
частотой (3-150 Гц).
При длительном воздействии она часто приводит к усталостным
49

50.

разрушениям элементов виброизоляции .
A. Динамическая модель виброизолятора и демпфирующей петли
Для расчѐта оптимальной конструкции виброизолятора в работе
использовалась математическая динамическая модель гасителя. В
еѐ основу положены исходные положения указанные ниже (Рис. 4).
• Демпферный трос - упругая инерционная балка с различной
изгибной жесткостью и погонной массой, что позволяет учесть
спирали рамки и возможное использование протекторов;
• Диссипация в тросе учитывается на основе модели
частотнонезависимого
трения (метода комплексных
жесткостей ).
• Грузы моделируются твердыми телами с заданными массами,
моментами инерции и расстояниями между центрами масс и
точками соединения с тросом.
• Рамка характеризуется жесткостью вертикальных сторон на
растяжение.
Диссипация энергии гасителем, согласно принятой модели,
происходит в результате работы изгибающего момента на
изменениях кривизны троса, то есть силовым фактором является
момент, а обобщенной скоростью - скорость изменения кривизны. В
результате расчѐтов, мощность диссипации равна:
Изгибная жесткость троса и спиралей крепления к проводу может
быть выражена через минимальную изгибную жесткость
50

51.

Для конкретного примера расчета возьмем следующие параметры
гасителя для скатных крыш :
51

52.

В результате расчета получена спектральная характеристика для
гасителя, который может быть использован для защиты проводов,
диаметром свыше 20 мм, частотный диапазон вибрации которых
ограничен 3... 60 Гц (Рис. 5). Стоит иметь в виду, что такая модель
не учитывает дополнительное рассеяние, обусловленное участием в
процессе спиральной рамы гасителя.
B. Конструктивные особенности демпфирующей петли и
виброизолторов для ограничения гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Конструкция гасителя вибрации имеет ряд принципиальных
особенностей , которые способностью разработки организации
«Сейсмофонд» представлены изготовленного демпферного гасителя
Ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
В гасителе использован демпферный трос с высокой
к энергопоглощению собственной
52

53.

Рис. 6. Демпфирующей петли гистерезиса демпферных тросов. По
осям: Сила, приложенная к концу троса, усл. ед., Амплитуда из гиба
усл. ед.
53

54.

Наличие удлиненного демпферного троса за счет его среднего
участка добавляет демпфирующие свойства гасителю. Способ
защемления демпферного троса силовой рамкой не препятствует
относительным перемещениям проволочных спиралей в тросе, что
приводит к появлению дополнительных демпфирующих свойств повышает эффективность гасителя. Рамка выполнена из спиралей и
колеблется в процессе передачи энергии от провода - является
дополнительным элементом демпфирования конструкции.
На рисунке 7 представлены спектральные характеристики двух
гасителей, снятые с помощью вибрационного стенда в
испытательной лаборатории организации «Сейсмофонд» при СПб
ГАСУ для скатных крыш
54

55.

56.

4
56

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

Из демпфирующей петли и виброизоляторов (рис.7-10) для
ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках для скатных крыш, следует, что гаситель имеет
значительное количество резонансных частот, равномерно
распределенных в рабочем частотном диапазоне.
Оптимальная гамма собственных частот гасителя формируется за
счет распределения масс по длине грузов, соотношений масс грузов,
длин рабочих элементов демпферного троса и габаритов спиральной
рамы, которые также способны влиять на собственные моды
гасителя.
Другим важным преимуществом данного гасителя по отношению к
типовым гасителям вибрации, использующих плашечное крепление,
является сниженные требования к месту установки гасителя. При
правильной установке гасителя с плашечным креплением
существует необходимость выбирать точку крепления так, чтобы
не попасть в узел одной из колебательных мод пролета, так как в
таком случае гаситель не сможет эффективно рассеивать энергию
колебаний пролета.
На Рис. 8 пунктиром показаны возможные варианты установки
гасителя с плашечным креплением, а красным кружком - моды, на
которых гаситель неработоспособен для скатных крыш.
В конструкции демпфирующего гасителя полностью
отсутствуют резьбовые крепления. Монтаж гасителя на провод
64

65.

производится вручную без применения гаечных или иных ключей.
При монтаже не требуется высокой квалификации линейного
персонала, качество монтажа проверяется визуально, ввиду чего
исключается возможность ошибки в процессе установки.
Чтобы рекомендации по выбору конструктивных параметров
виброизоляторов и демпфирующей тросовой петли (массы груза и
плеча) сделать по возможности универсальными, целесообразно
выразить конструктивные параметры провода, влияющие на
частоты колебаний, через какой-либо стандартизованный
параметр. Анализ характеристик проводов, приведенных в ГОСТ
839-80 [6]. «Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия», показал, что таким
параметром может быть предельное разрывное усилие (R).
При гололедообразовании изменяется погонная масса провода и
соответственно тяжение. Оценим влияние гололеда на частоту
вертикальных колебаний, исходя из уравнения равновесия провода и
соотношения упругости:
IV. ГАШЕНИЕ ПЛЯСКИ, на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Пляска проводов относится к низкочастотным колебаниям
порядка 0,1-1 Гц с амплитудой 0,1-1 от стрелы провисания провода,
обусловлена взаимодействием вертикальных и крутильных
колебаний провода в результате ветрового воздействия при
65

66.

скоростях 4-20 м/с.
При наличии гололѐдных отложений центр масс
сечения провода смещается, и при вертикальных колебаниях
возникает сила инерции, вектор которой смещен относительно оси
провода. Эта сила создает крутящий момент, поддерживающий
крутильные колебания.
Вертикальные и крутильные колебания взаимно поддерживают
друг друга и при скорости ветра, превышающей некоторое
критическое значение, могут развиться до значительных амплитуд.
Одним из назначений ГВКУ является рассогласование частот
вертикальных и крутильных колебаний и исключение их близости при
обледенении провода.
Пусть погонная масса провода изменилась на Am. Уравнения (8)
перепишем относительно приращений стрелы провисания, массы и
тяжения:
Исключая с помощью второго равенства Af , найдем связь
приращения массы с приращением тяжения:
Второй сомножитель в правой части учитывает растяжимость
провода, без которой колебания провисающего провода по первому
тону невозможны. Таким образом, провод с гололедом имеет
изменившиеся параметры:
Таким образом, при проектировании гасителя для исключения
близости частот крутильных и вертикальных колебаний необходимо
выполнения условия присутствия демпфирования и виброизоляцию
для скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
66

67.

многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
При установке гасителя в пролѐте необходимо понимать, что
наиболее опасными формами колебаний при пляске является одно-,
двух- и трѐх-полуволновая пляска. Эти формы наиболее опасны из-за
значительных бросков тяжения провода, способных не только
повредить сам провод, но и линейную арматуру, для скатных крыш
В районах с отрицательной температурой остро стоит вопрос о
гололѐдных отложениях, образующихся на проводах для скатных
крыш, что приводит к увеличению погонной массы
пролета, вызывает существенное повышение нагрузки на
демпфирующий трос
С отложением гололеда, меняется внешний диаметр провода, что
в свою очередь изменяет его амплитудно- частотные
характеристики, на которые схема виброзащиты не рассчитана.
Это приведет к интенсификации ветрового воздействия на провод и
разрушению элементов подвески, либо самого провода.
И, наконец, из-за образования гололеда повышается вероятность
возникновения пляски. Отмеченные обстоятельства вызывают
необходимость ограничивать объемы гололедных отложений на
проводах.
Принцип действия виброизоляторов в качестве ограничителя
гололедообразования основан на фиксировании углового положения
защищаемого провода за счет увеличенного момента инерции
провода в точках крепления гасителя.
67

68.

Гололед, как правило, образуется с наветренной стороны
провода, затем за счет появившегося эксцентриситета провод
проворачивается вокруг своей оси, фактически подставляя гололеду
другой бок. Таким образом, провод равномерно покрывается
гололедом, который прочно держится на проводе.
При использовании виброизоляторов в качестве защиты у провода
ограничивается возможность проворачиваться, провод
стабилизируется и гололед намерзает лишь с наветренной стороны.
При таком намерзании погонная масса провода с гололедом
возрастает не так сильно, а кроме того в результате намерзания
увеличивается вероятность отрыва гололедных отложений от
провода за счет силы тяжести и эксцентриситета, создаваемого
самим же односторонним гололедом.
При появлении наледи с наветренной стороны возникает
вращательная неуравновешенность провода и закручивание на угол
Наличие гасителя создает стабилизирующий момент
Условие (20) необходимо учитывать при проектировке гасителя.
Выбор массы груза и плеча виброизолятора должны ограничивать
угол закрутки провода при гололеде (< 90°).
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках
68

69.

Разработанные устройство и методика могут быть применены
для защиты скатных крыш и ограничение гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Демпфирующая петля и виброизоляторы является
многофункциональной конструкцией для демпфирования и
расстраивания колебаний, вызываемых ветровым воздействием,
таких как пляска и вибрация, а также в качестве ограничителя
гололедообразования и ограничения гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Совмещая в себе одновременно несколько защитных устройств,
виброизоляторов позволяет существенно сократить расходы на
защиту от гололедообразования скатных крыш
Список литературы по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
69

70.

пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках
[1] Гаситель вибрации, патент на изобретение №2180765, Рыжов
С.В., Тищенко А.В., 2007 г.
[2] Гасители пляски спирального типа, четвертый международный
электроэнергетический семинар «Современное состояние вопросов
эксплуатации, проектирования строительства ВЛ», Колосов С. В.,
Рыжов С. В., Фельдштейн В. А., 2009 г.
[3] ГОСТ 3063-80. «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции
1x19(1+6+12)».
[4] Умные воздушные линии: проектирование и реконструкция,
«Эффективные решения защиты проводов и тросов как путь
экономии средств на этапах проектирования, строительства и
эксплуатации ВЛ», Санкт-Петербург, 2014г., Мельников А.А.
[5] ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия».
[6] Технический отчет «Применение торсионных гасителей на
основе спиральной арматуры для подавления пляски
проводов»,ЭССП.
Ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках и учитывая известную неопределенность характеристик
70

71.

гололедных отложений, можно дать приближенную оценку угла
закручивания.
Масса гололеда на пролет, равная Am = т(Лт — 1), создает
крутящий момент наледи относительно оси провода. Этот
момент уравновешивается моментом силы тяжести гасителей.
Наиболее эффективно гасители стабилизируют провод при р < 90°,
когда
Здесь являются неопределенными коэффициент утяжеления
провода и эксцентриситет. Для оценки примем, что первый из них
равен 1,5, то есть погонная масса провода при гололеде увеличилась
на 50%, а эксцентриситет приблизительно равен диаметру провода.
Тогда, пользуясь корреляционными зависимостями диаметра и
погонной массы от разрывного усилия, можно и надо использовать,
ограничители гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
[1] Ryzhov S. V., Tishchenko A. V. Gasitel' vibracii. patent na izobretenie
№2180765 [Vibration damper, patent of invention #2180765], 2007.
[2] Kolosov S. V., Ryzhov S. V., Feldstein V. A. Gasiteli pljaski spiral'nogo
tipa, chetvertyj mezhdunarodnyj jelektrojenergeticheskij seminar
«Sovremennoe sostojanie voprosov jekspluatacii, proektirovanija
stroitel'stva VL» [Helical galloping dampers. 4th International Electric
Power Workshop «State of the Art in Operation, Design and Construction
of Overhead Lines»], 2009.
71

72.

[3] GOST 3063-80. «Kanat odinarnoj svivki tipa TK konstrukcii
1*19(1+6+12)» [Single-Stranding Rope of TK Design 1x19(1+6+12)].
[4] Melnikov A.A. Umnye vozdushnye linii: proektirovanie i
rekonstrukcija, «Jeffektivnye reshenija zashhity provodov i trosov kak put'
jekonomii sredstv na jetapah proektirovanija, stroitel'stva i jekspluatacii
VL» [Smart air lines: Design and reconstruction, «Efficient solutions for
wire and cable protection as a way of cost reduction at the stages of
design, construction and operation of overhead lines»], St. Petersburg,
2014.
[5] GOST 839-80 «Provoda neizolirovannye dlja vozdushnyh linij
jelektroperedachi. Tehnicheskie uslovija» [GOST 839-80 Bare
Conductors for Overhead Power Lines. Specifications].
[6] Tehnicheskij otchet «Primenenie torsionnyh gasitelej na osnove
spiral'noj armatury dlja podavlenija pljaski provodov» [Technical data
report «Use of torsional vibration dampers employing helical fixture for
conductor galloping suppression»], ESSP JSC.
и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках
Ограничитель гололедообразования
Реферат:
Изобретение может быть использовано в ограничении
гололедообразования на скатных кровлях , а именно в качестве
устройства для ограничения колебаний проводов (вибрации и пляски), а
также отложений на них гололеда на скатных крышах. Устройство
72

73.

выполняется в виде упругого демпферного элемента (демпфирующей
петли или виброизолятора ), грузов, закрепляемых по концам этого
элемента, и зажима, которым устройство крепится к проводу и
посередине троса , в виде ограничителя гололедообразования , наледи и ссулек на
скатных кровлях, расположенной в месте крепления водостока , опор с самими
опорами
Ограничитель гололедообразования скатных крышах , расположенной в месте
крепления кабеля электрических опор с самими опорами выполнен в виде виброизолтора
или демпфирующей петли
Компоновкой и оптимальным выбором размеров стержней достигается
возможность подавления как низкочастотных колебаний, так и
высокочастотных колебаний проводов линии, а также ограничения
образования гололеда на проводах, за счет ограничителя гололедообразования
на скатных крышах расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с
самими опорами
Это позволяет достичь существенного снижения
проектирование, монтаж и эксплуатации скатных крыш.
затрат
на
Изобретение относится к области ограничения гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, а более конкретно к ограничителям
гололедообразования на скатных крышах
.
Провода и грозозащитные тросы выполняют роль , о граничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
73

74.

сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, скатных крыш, которые подвержены одновременным
действиям различных видов статических и динамических нагрузок.
Статическое действие нагрузок соответствует состоянию провода и
других частей конструкций или узлов линий, когда они не испытывают
ускорения и в них не возникают добавочные динамические напряжения.
При наличии ускорений возникают колебания, которые в некоторых
случаях могут дать явления резонанса, связанные с резким увеличением
напряжений. Поэтому колебания проводов представляют наибольшую
опасность для элементов линий и могут в ряде случаев стать главным
фактором, определяющим их надежность. Разрушение проводов от
колебаний обусловлено усталостью материала и происходит при
нагрузках, значительно меньших, чем расчетные нагрузки, создаваемые
отложением гололеда или воздействием ветра. Однако, если опасность
воздействия динамических нагрузок в основном зависит от
продолжительности колебаний, а статических нагрузок от величины
отложения гололеда (равномерного ветра), то совместное их действие
значительно увеличивает напряженное состояние проводов и еще более
ухудшает положение с их несущей способностью и надежностью.
Проведенные в последнее время теоретические и экспериментальные
исследования показали, что требуются комплексные технические
решения, обеспечивающие одновременное ограничение вибрации и пляски
проводов, а также отложение сверхрасчетного гололеда, что позволило
бы существенно повысить надежность и для устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках и снизить затраты по их монтажу и эксплуатации на два-три
порядка.
74

75.

Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии
электропередачи, содержащий выполненный в виде проволочного
стального троса упругий демпферный элемент, жестко закрепленные на
некотором расстоянии от подвески гасителя на концах упругого
демпферного элемента литые грузы и выполненный в виде захвата и
плашки зажим, причем зажим закреплен на средней части упругого
демпферного элемента, а захват крепится на проводе при помощи плашки
и крепежного болта .
Такой гаситель достаточно эффективен при гашении эоловых вибраций
в диапазоне частот от 5 до 100 Гц, где он имеет все необходимые
собственные частоты, хотя для того, чтобы перекрыть весь этот
частотный диапазон для множества линейных объектов требуется
варьировать длину упругого демпферного элемента и массы распределения
грузов по длине, что приводит к возрастанию номенклатуры выпуска
гасителей, используемых на воздушных линиях электропередачи
различного класса напряжений.
Но главный недостаток этого гасителя вибрации состоит в том, что
он не может эффективно работать как ограничитель
гололедообразования, так и гасителя пляски. Для ограничения величины
гололеда проводу необходимо увеличивать жесткость на кручение,
которую можно достигнуть, устанавливая под проводом груз на
достаточно длинной консоли. Возникающий реактивный крутящий
момент от такого груза будет препятствовать закручиванию провода
при отложении на нем гололеда. Это вызовет образование гололеда
вытянутой формы, более облегченного, вместо цилиндрического, более
тяжелого (в 2-3 раза).
Подавление низкочастотных колебаний (пляски) можно осуществить за
счет расстройства крутильных колебаний, которые управляют этим
процессом. Наиболее приемлемыми устройствами для этих целей
являются маятниковые гасители пляски на удлиненной консоли, которые
удобно вписываются в устройство гасителя вибрации за счет развития
его геометрических размеров в вертикальной плоскости.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному
является ограничитель гололедообразования и колебаний проводов и
75

76.

ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, , содержащий упругий демпферный элемент, разные
демпфирующие петли и виброизоляторы , который расположены в месте
крепления троса к самими опорам, жестко закрепленных по концам упругого
демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески на
проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного
элемента, а другим подсоединенный к проводу линии .
Однако данное устройство имеет существенные недостатки:
- конструктивная компоновка грузов этого гасителя не позволяет
достичь их оптимальных размеров, чтобы обеспечить эффективное
гашение вибраций, а тем более низкочастотных колебаний большой
амплитуды типа пляски проводов;
- кроме того, у данного гасителя не хватает длины рычага
прямолинейных участков стержней грузов (они практически сближены с
упругим демпферным элементом) для того, чтобы развить максимальный
крутящий момент, который бы стопорил нарастание гололеда на проводе
или при положительной температуре провода приводил бы к его
осыпанию;
Авторы ставили перед собой задачу разработать комплексное
устройство, позволяющее одновременно гасить вибрацию и ветровую
нагрузку , пляску проводов и ограничивать величину гололедообразования
до размеров, не превышающих расчетных значений; массово применяемые
в настоящее время защитные средства против атмосферных
воздействий основаны на индивидуальном подходе к защите от каждого
вида атмосферного воздействия. Поставленная авторами задача
достигается за счет совокупности существенных признаков
76

77.

предложенного технического решения, а именно: ограничитель
гололедообразования и колебаний проводов для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках , содержащий упругий демпферный элемент, грузы,
выполненные в виде демпфирующей петли и виброизоляторов, жестко
закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим,
предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом
посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к
проводу линии; причем прямолинейные отрезки изогнутых стержней,
расположенные под упругим демпферным элементом, выполнены такой
длины, что их концевые участки заходят друг за друга таким образом,
что оба груза и упругий демпферный петли или виброизоляторва
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-21- общий
вид ограничителя гололедообразования и колебаний проводов для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди
перпендикулярно проводу; на фиг.2 - то же, вид сбоку (вдоль провода) по
стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вариант предложенного устройства,
выполненного по п.2 формулы изобретения.
Заявляемый ограничитель гололедообразования, колебаний и разрыва
от ветровой и ураганной нагрузки проводов 1 воздушных линий
77

78.

электропередачи состоит из упругого демпферного элемента 2, например
стального проволочного троса, грузов 3, демпфирующего зажима 4,
захвата 5 зажима 4, плашки 6 зажима 4 и крепежного болта 7. Зажимом
4 ограничитель крепится к середине троса 2, а с помощью демпфирующей
петли и виброизоляторов 6, захвата 5 он подвешивается к проводу 1
воздушной линии электропередачи и крепится на нем посредством
крепежного болта на фрикционно-подвижных соединениях 7.
Для достижения оптимальности демпфирующих свойств ограничителя
линейные размеры его элементов рассчитываются и выбираются в
определенных соотношениях и пропорциях. Предложенный ограничитель
гололедообразования и колебаний проводов 1 воздушных линий
электропередачи работает следующим образом.
На воздушных линиях электропередачи возникают две формы колебаний
проводов, обусловленных действием ветра и гололеда, - высокочастотные
(десятки Гц), но небольшой амплитуды порядка диаметра провода и
низкочастотные (до 2-х Гц) достаточно больших амплитуд (пляска). Для
эффективного демпфирования колебаний каким-либо устройством
необходимо, чтобы его демпфирующая система имела такую же или
близкую собственную частоту колебаний. Указанный принцип гашения
колебаний достигается в предложенном ограничителе за счет
специальной конфигурации стержней грузов 3, обеспечивающей работу
устройства как в низкочастотном, так и в высокочастотном диапазонах
колебаний и позволяющей достичь увеличения энергии рассеивания и
декремента затухания системы: упругий демпферный элемент 2 - грузы 3.
При этом за счет существенного разнесения в вертикальной плоскости
прямолинейных отрезков 10 и 11 стержней 3 в заявленном ограничителе
удается значительно увеличить длину рычага от подвески до длинных
прямолинейных отрезков 11 и тем самым увеличить крутящий момент
системы, фиксирующий крутильные колебания и действующий также
противоположно крутящему моменту, обеспечивающему одностороннее
нарастание гололеда на проводе 1. В результате гашение колебаний
осуществляется на всех интересующих нас частотах, охватывая как
резонансные формы крутильных колебаний провода, так и резонансные
формы изгибных колебаний упругого демпферного элемента 2. Меняя
диаметр демпфирующей петли и длины прямолинейных отрезков 11
стержней 3, а также и их вес (например, дополнительным изгибом конца
78

79.

отрезка), можно охватить весь спектр частотных колебаний, имеющих
место на воздушных линиях электропередачи (от вибрации до пляски).
Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний проводов
воздушных линий электропередачи представляет собой демпфирующее
устройство нового типа, решающее задачу снижения колебаний
комплексно, то есть позволяет одновременно гасить вибрацию, пляску
проводов и ограничить величину гололедообразования до минимальных
размеров. Настоящее техническое решение эффективно в борьбе с
пляской проводов и при гашении вибрационных колебаний высокой
частоты, что позволяет существенно снизить затраты на
проектирование, сооружение и эксплуатацию воздушных линий
электропередачи. В настоящее время предложенное устройство успешно
прошло испытания на испытательном стенде ―Сейсмофонд» и
рекомендовано к изготовлению; предполагается серийный выпуск таких
ограничителей гололедообразования и колебаний проводов воздушных
линий электропередачи и демпфирование при ветровой и ураганной
нагрузке исключающей разрыв линии электропередач
Источники информации
[1] Патент США №4,159,393, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 26.06.1979.
[2] Патент США №3,400,209, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 03.09.1968.
Формула изобретения
1. Ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для
ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, содержащий демпфирующею пелю и вироизоляторы ,
выполненные в виде демпфирующей петли, жестко закрепленных по
концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для
79

80.

подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине упругого
демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу, жестко
закрепленных по концам упругого демпферного элемента, по которому
происходит демпфирования линий электропередачи при ветровой и
ураганной нагрузки с демпфированием воздушных линий в местах
крепления кабеля с опорой
2. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что один из концов кабеля
линий электропередачи закреплении к демпфирующей петле или
виброизолятору имеет демпфирующие характеристики, по линии
нагрузки от ветра и направлены к упругому демпферному элементу.
3. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что на одном из концевых
участков отрезков демпфирующей петли или виброизолятора закреплен к
опоре или о граничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках с демпфирующими элементами
80

81.

Фиг 1
81

82.

83.

84.

85.

86.

87.

Фиг 6
Фиг 7
87

88.

Фиг 8
Фиг 9
Фиг 10
88

89.

Фиг 11
89

90.

Фиг 12
90

91.

Фиг 13
91

92.

Фиг 14
92

93.

Фиг 15
Фиг 17
93

94.

95.

96.

97.

98.

99.

100.

100

101.

101

102.

102

103.

103

104.

104

105.

105

106.

106

107.

107

108.

108

109.

109

110.

Расчетный метод обоснования технологических мероприятий по
предотвращению образования ледяных дамб на крышах зданий
со скатной кровлей
К.т.н., доцент А.С. Горшков*; д.т.н., профессор Н.И. Ватин;
магистрант А.И. Урустимов,
ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет;
к.ф.-м.н., профессор П.П. Рымкевич, ФВГОУ ВПО Военнокосмическая академия имени А.Ф. Можайского
Рисунок 1. Схема образования ледяной дамбы
Ключевые слова: энергоэффективность; уравнение теплового
баланса; холодный чердак; крыши зданий; наледи
Настоящая работа посвящена проблеме образования наледей
(сосулек) на крышах зданий и способам борьбы с ними. Особенно
сильно подвержены такому негативному явлению чердачные крыши
зданий со скатной кровлей. Данному вопросу и способам его решения
посвящен ряд российских [1-11] и иностранных публикаций [12-20].
Следует отметить, что сосульки являются лишь видимой частью
обозначенной выше проблемы, которая заключается в образовании
на кровле так называемой ледяной плотины или дамбы (ice dam).
Ледяная дамба (рис. 1) в виде гребня льда обычно образуется на
кровле параллельно линии ее свеса, предотвращает сход тающего
снега с кровли. Ледяные дамбы в виде наледей могут образовываться
вокруг световых фонарей, вентиляционных каналов, ендов,
разжелобков.
Недостаточная теплоизоляция и отсутствие надлежащей
вентиляции чердачного помещения (а в конце зимы и солнечная
радиация) вызывают нагрев кровельного покрытия до плюсовой
температуры и расплавление снега выше дамбы, в то время как
температура на кровельном свесе остается ниже нуля. В этом
случае вода стекает по кровле и накапливается за гребнем дамбы.
110

111.

Дальнейшие пути накопленной воды в рамках внутрисуточного
колебания наружной температуры - это наращивание тела ледяной
дамбы, перелив или просачивание через дамбу с формированием
сосулек, просачивание сквозь кровельное покрытие в виде протечек.
Целью настоящей работы является разработка научнотехнического обоснования технологических условий и инженерных
мероприятий, обеспечивающих защиту от образования наледей на
крышах зданий с неотапливаемым (так называемым «холодным»)
чердаком в периоды времени, характеризующиеся наиболее низкими
температурами наружного воздуха. Предлагаемая в работе
методика основана на составлении уравнения теплового баланса
чердачных помещений здания.
Схема
баланса
теплопотерь и
теплопоступлений чердачных помещений здания с холодным
чердаком и скатной кровлей представлена на рисунке 2.
Из представленной на рисунке 2 схемы теплового баланса
помещений холодного чердака видно, что теплопоступления в них
формируются за счет притока тепла через чердачное перекрытие
из помещений верхнегоэтажа
эксплуатируемого здания, а также за счет теплоотдачи
проложенных на чердаке трубопроводов системы
отопления. Теплопотери
складываются из утечек тепла через наружные ограждающие
конструкции чердака (стены и покрытие) и потерь за счет
вентиляции чердачных
помещений наружным
воздухом.
Рисунок 2. Схема баланса теплопоступлений и теплопотерь
холодных чердаков зданий
111

112.

Аналитически представленную на рисунке 2 схему теплового
баланса чердачных помещений здания можно выразить следующим
уравнением:
где tint - температура внутреннего воздуха в помещениях верхнего
этажа здания, принимаемая согласно требованиям ГОСТ 30494 [21]
для жилых и общественных зданий, ГОСТ 12.1.005 [22] для
производственных зданий, °С, или определяемая инструментально в
процессе натурных измерений параметров микроклимата в
помещениях здания;
tgt - температура воздуха в помещениях холодного чердака здания,
°С;
А +, R+ - соответственно площадь, м2, и приведенное
сопротивление теплопередаче, м2 °С/Вт, i-го участка ограждения
между отапливаемыми в здании помещениями и помещениями
холодного чердака (чердачное перекрытие, стены вентканалов,
перегородки между чердачными помещениями и помещениями
лестничных маршей и др.);
qpj - линейная плотность теплового потока через поверхность
теплоизоляции, приходящаяся на 1 п.м. длины трубопровода j-го
диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры,
фланцевые соединения и арматуру, Вт/м (для чердаков и подвалов
значения qpj в зависимости от условного диаметра трубопровода и
средней температуре теплоносителя приведены в табл. 12 СП 23101 [23]); /pj - длина трубопровода j-го диаметра, м (для
эксплуатируемых зданий принимается по фактическим данным);
text - температура наружного воздуха, °С, принимаемая для
соответствующего населенного пункта по средней температуре
наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно
СНиП 23-01 [24];
А_ ,R_ - соответственно площадь, м2, и приведенное сопротивление
теплопередаче, м2°С/Вт, k-го участка наружных ограждающих
112

113.

конструкций чердачных помещений (покрытие, наружные стены,
заполнения оконных проемов при наличии);
Vg - объем воздуха, заполняющего пространство холодного чердака,
м3; na - кратность воздухообмена в помещениях холодного чердака,
ч-1.
Левая часть уравнения (1) показывает суммарное количество
тепловой энергии, поступающей в помещения холодного чердака,
правая часть - потери тепловой энергии через наружные
ограждающие конструкции, а также за счет вентиляции
чердачного пространства наружным воздухом.
(2)
Для предотвращения образования наледей на крышах зданий с
холодным чердаком в период наиболее низких температур
наружного воздуха необходимо, чтобы температура воздуха в
чердачных помещениях не более чем на 4 °С превышала температуру
наружного воздуха [25]. Разности температур в 2-4 °С в
подавляющем большинстве случаев оказывается недостаточно для
разогрева нижнего слоя снежного покрова, лежащего на кровельном
покрытии. Аналитически данное условие может быть выражено в
следующем виде:
Климат Санкт-Петербурга в отопительный период
эксплуатации зданий характеризуется значительным разбросом
температур наружного воздуха. Для климатических условий СанктПетербурга температура воздуха наиболее холодной пятидневки с
обеспеченностью 0,92 составляет -26 °С. Выполнение условия (2)
при температуре наружного воздуха -26 °С автоматически
означает выполнение условия (2) при более высоких температурах
наружного воздуха (т.е. при температурах text—-26 °С).
Из уравнения (1) можно рассчитать температуру воздуха на
холодном чердаке здания t
Все обозначения в формуле (3) те же, что и в формуле (1).
113

114.

Анализ формул (1) и (3) позволяет сделать следующие
заключения. Для того чтобы уменьшить тепловой поток через
наружные ограждающие конструкции помещений холодного
чердака, необходимо
снизить температуру воздуха на чердаке. При заданных значениях
температур наружного (text) и
внутреннего (tint ) воздуха, неизменных геометрических размерах
ограждающих конструкций холодного
чердака (А +, А _ , Vg) и постоянной длине трубопроводов систем
отопления и горячего водоснабжения (
/pj) снижение температуры воздуха в помещениях холодного чердака
обеспечивается уменьшением
теплопоступлений. Добиться уменьшения теплопоступлений в
помещения холодного чердака можно путем проведения следующих
инженерных мероприятий:
• утепления чердачного перекрытия (увеличением величины R+);
• теплоизоляции трубопроводов систем отопления и горячего
водоснабжения (уменьшением величины q pj );
• увеличения воздухообмена в чердачных помещениях (увеличением
численного значения na).
Перечисленные выше мероприятия по предотвращению
образования ледяных дамб и наледей (сосулек) на свесах кровли
достаточно хорошо известны. Преимущество предложенного
расчетного метода заключается, в частности, в точном
определении требуемых толщин утеплителя для изоляции
трубопроводов и утепления чердачных перекрытий.
Утепление чердачного перекрытия уменьшает приток тепла из
помещений верхнего эксплуатируемого этажа здания, изоляция
трубопроводов снижает их теплоотдачу. Тем самым уменьшается
количество поступающего на чердак тепла. Соответственно, на
чердаке снижается температура воздуха. При определенной
толщине слоя утеплителя, которую можно рассчитать по
114

115.

уравнению теплового баланса, достигается такое снижение
температуры воздуха в чердачном
пространстве (tglt), при котором энергии теплового потока
становится недостаточно для разогрева
покрова снега, лежащего на кровельном покрытии здания. Если снег
на кровле не будет таять над помещениями чердака, значит, не
будут образовываться наледи на свесах кровельного покрытия.
Следует отметить, что только при совокупном и
одновременном выполнении перечисленных выше мероприятий
можно достигнуть положительного результата. Утепление только
чердачного перекрытия без соответствующей изоляции
трубопроводов может привести к размораживанию системы
отопления, проложенной на чердаке.
Помимо решения проблемы образования наледей на крышах
зданий с холодным чердаком, перечисленный выше комплекс
мероприятий приводит к уменьшению потерь тепловой энергии на
отопление, к улучшению параметров микроклимата в
эксплуатируемых помещениях верхних этажей.
Для реализации перечисленных мероприятий могут быть
использованы любые материалы и технологии, обеспечивающие
необходимый уровень теплоизоляции для конкретного здания и
удовлетворяющие действующим на территории Российской
Федерации противопожарным и санитарно- гигиеническим
требованиям.
Анализ формулы (3) приводит также к другому немаловажному
выводу. При увеличении сопротивления теплопередаче наружных
ограждающих конструкций холодного чердака (Rk), например,
кровельного покрытия, температура воздуха в чердачных
помещениях (tgnt) возрастает.
Это автоматически приводит к нарушению условия (2). Тем самым
создаются условия для образования наледи на кровельном покрытии.
Слой снега определенной толщины на кровельном покрытии
115

116.

увеличивает его сопротивление теплопередаче R-, т.е. является
противовесом для описанных ранее мероприятий по
предотвращению образования наледей на крышах зданий. Это, в
частности, означает, что одним из условий предотвращения
образования наледей на крышах является периодическая уборка
снега с кровельных покрытий зданий с холодным чердаком. Т.е.
убирать снег с кровельных покрытий зданий в любом случае
необходимо, даже при совокупной реализации предлагаемых выше
мероприятий.
Наличие наледей на крышах зданий после их механического
удаления в процессе уборки и сброса снега с крыш часто приводит к
протечкам кровельного покрытия, которое повреждается в
результате ударных воздействий острых металлических предметов.
Таким образом, отсутствие наледей на крышах обеспечивает, в том
числе, лучшую сохранность кровельного покрытия после уборки и
сброса снега, увеличивает эксплуатационный срок службы
покрытия, уменьшает вероятность образования протечек.
Литература
1. Гусев Н. И., Кубасов Е. А. Конструктивные решения по
предотвращению образования наледи на крышах // Региональная
архитектура и строительство. 2011. №1. С. 100-107.
2. Гусев Н. И., Кубасов Е. А., Кочеткова М. В. Средства для удаления
наледи с крыш // Региональная архитектура и строительство. 2011.
№2. С. 104-108.
3. Петров К. В., Золотарева Е. А., Володин В. В., Ватин Н. И.,
Жмарин Е. Н. Реконструкция крыш Санкт- Петербурга на основе
легких стальных тонкостенных конструкций и
антиобледенительной системы // Инженерно-строительный
журнал. 2010. №2. С. 59-64.
5. Гурьянова О. Н. Энергосберегающая технология борьбы с
сосульками // Горный информационно- аналитический бюллетень
(научно-технический журнал) Mining information and analytical
bulletin (scientific and technical journal). 2007. №12. С. 213-215.
116

117.

6. Бугаев А. С., Лапшин В. Б., Палей А. А. Почему возникла проблема
сосулек? // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. №
3. С. 14-25.
7. Васин А. П. Тепловизионное обследование зданий и анализ причин
образования наледей // Вестник гражданских инженеров. 2011. № 2.
С. 92-98.
8. Лукинский О. А. Проблемы скатных кровель // Жилищное
строительство. 2008. № 2. С. 46-47.
9. Москвитин В. А. Устройство теплоизоляции чердачных
перекрытий монолитной укладки из композиционного материала
«ПОРОПЛАСТ CF 02» // Промышленное и гражданское
строительство. 2006. № 6. С. 53-54.
10. Порывай Г. А. Техническая эксплуатация зданий. М.:
Стройиздат, 1974. 254 с.
11. Сокова С. Д. Основы создания методики оценки состояния и
прогнозирования долговечности кровель в условиях эксплуатации //
Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 542-544.
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Вентиляция чердаков для
ликвидации сосулек на карнизах кровли // АВОК: Вентиляция,
отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и
строительная теплофизика. 2011. № 3. С. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid Masonry
Exterior Walls of Historic Buildings // Journal of Building Physics. 1997.
Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo, Vinha
Juha. Building leakage, infiltration and energy performance analyses for
Finnish detached houses // Building and Environment. 2009. Vol. 44, Iss.
2. Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the
Effect of Natural Convection on Heat Transfer in Mineral Wool // Journal
of Thermal Envelope and Building Science. 2002. Vol. 26(2). Pp. 153-164.
117

118.

16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space //
International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25.
Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and
Forced Convection in Attic Insulation // Journal of Building Physics.
2007. Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and
Forced Convection in Loose-Fill Attic Insulation // Journal of Building
Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs // Journal
of Building Physics. 2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of
buoyancy-driven turbulent ventilation in attic space under winter
conditions // Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp. 360-368.
21. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях.
22. ГОСТ 12.1.005-882. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны.
23. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.
24. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
25. Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда /
Минюст РФ. 2003. Pегистрационный №5176).
doi: 10.5862/MCE.29.9
Computational justification for engineering measures preventing the ice
dams formation on the pitched roofs
A.S. Gorshkov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
N.I. Vatin,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
A.I. Urustimov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
P.P. Rymkevich, Military Space Academy named after AF Mozhaisky
+7(921) 388-43-15; e-mail: [email protected]
118

119.

Key words
energy efficiency; heat balance equation; cold attic; roof covering; icicle
Abstract
The following article deals with the problem of icicles formation on
the roofs and the elimination methods. The attic roofs with pitched roofing
are highly susceptible to this negative phenomenon.
This research regards the generation of heat balance equation for cold
attics. Using this equation, the engineering and technical substantiation
for the list of measures preventing ice mounds formation in the roofs
during the period with lowest outside temperature is made.
With no ice mound the roofing remains perfectly safe after snow
removal, its working lifespan extends and the leakages probability
decreases.
References
1. Gusev N. I., Kubasov Ye. A. Regionalnaya arkhitektura i stroitelstvo
[Regional architecture and engineering]. 2011. No. 1. Pp. 100-107. (rus)
2. Gusev N. I., Kubasov Ye. A., Kochetkova M. V. Regionalnaya
arkhitektura i stroitelstvo [Regional architecture and engineering]. 2011.
No. 2. Pp. 104-108. (rus)
3. Petrov K. V., Zolotareva Ye. A., Volodin V. V., Vatin N. I., Zhmarin Ye.
N. Magazine of civil engineering. 2010. No. 2. Pp. 59-64. (rus)
4. Druzhinin P. V., Barash A. L, Savchuk A. D. Yurchik Ye. Yu. Tekhnikotekhnologicheskiye problemy servisa [Technical and technological service
problems]. 2007. Vol. 4. No. 14. Pp. 6-13. (rus)
5. Guryanova O. N. Mining information and analytical bulletin (scientific
and technical journal). 2007. No. 12. Pp. 213-215. (rus)
6. Bugayev A. S., Lapshin V. B., Paley A. A. Vodoochistka.
Vodopodgotovka. Vodosnabzheniye [Water purification. Water treatment.
Water supply]. 2010. No. 3. Pp. 14-25. (rus)
7. Vasin A. P. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of civil
engineers]. 2011. No. 2. Pp. 92-98. (rus)
8. Lukinskiy O. A. Zhilishchnoye stroitelstvo [House building]. 2008. No.
2. Pp. 46-47. (rus)
119

120.

9. Moskvitin V. A. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo
[Industrial and civil building]. 2006. No. 6. Pp. 53-54. (rus)
10. Poryvay G. A. Tekhnicheskaya ekspluatatsiya zdaniy [Technical
operation of buildings]. Moscow: Stroyizdat, 1974. 254 p. (rus)
11. Sokova S. D. Academia. Arkhitektura i stroitelstvo [Academy.
Architecture and building]. 2009. No. 5. Pp. 542-544. (rus)
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Ventilyatsiya cherdakov dlya
likvidatsii sosulek na karnizakh krovli. AVOK: Ventilyatsiya, otopleniye,
konditsionirovaniye vozdukha, teplosnabzheniye i stroitelnaya teplofizika.
2011. No. 3. Pp. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid Masonry
Exterior Walls of Historic Buildings. Journal of Building Physics. 1997.
Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo, Vinha
Juha. Building leakage, infiltration and energy performance analyses for
Finnish detached houses. Building and Environment. 2009. Vol. 44, Iss. 2.
Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the
Effect of Natural Convection on Heat Transfer in Mineral Wool. Journal
of Thermal Envelope and Building Science. 2002. Vol. 26(2). Pp. 153-164.
16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space.
International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25.
Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and
Forced Convection in Attic Insulation. Journal of Building Physics. 2007.
Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and
Forced Convection in Loose-Fill Attic Insulation. Journal of Building
Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs. Journal of
Building Physics. 2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
120

121.

20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of
buoyancy-driven turbulent ventilation in attic space under winter
conditions. Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp. 360-368.
21. GOST 30494-96. Zdaniya zhilyye i obshchestvennyye. Parametry
mikroklimata v pomeshcheniyakh [Residential and public buildings. The
parameters of the indoor climate]. (rus)
22. GOST 12.1.005-88*. SSBT. Obshchiye sanitarno-gigiyenicheskiye
trebovaniya k vozdukhu rabochey zony [General hygiene requirements for
working zone air]. (rus)
23. SP 23-101-2004. Proyektirovaniye teplovoy zashchity zdaniy [Design
of thermal protection of buildings]. (rus)
24. SNiP 23-01-99*. Stroitelnaya klimatologiya [Building Climatology].
(rus)
25. Pravila i normy tekhnicheskoy ekspluatatsii zhilishchnogo fonda
[Rules and regulations of the technical operation of the housing stock].
Minyust RF. 2003.Pegistratsionnyy N 5176). (rus)
Full text of this article in Russian: pp. 69-73.
1 Дружинин П. В., Бараш А. Л, Савчук А. Д. Юрчик Е. Ю. Способы
недопущения льдообразования на крышах зданий // Техникотехнологические проблемы сервиса. 2007. Т.4. №14. С. 6-13.
2Александр Сергеевич Горшков, Санкт-Петербург, Россия Тел. моб.:
+7(921) 388-43-15; эл. почта: [email protected]
TECHNOLOGY
Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012
ТЕХНОЛОГИЯ
72
Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П.
Расчетный метод обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на
крышах зданий со скатной кровлей
121

122.

Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П.
Расчетный метод обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на
крышах зданий со скатной кровлей
73
TECHNOLOGY Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational
justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational
justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012
ТЕХНОЛОГИЯ
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational
justification for engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Из демпфирующей петли и виброизоляторов (рис.7-10) для
ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках для скатных крыш, следует, что гаситель имеет
значительное количество резонансных частот, равномерно
распределенных в рабочем частотном диапазоне.
122

123.

Оптимальная гамма собственных частот гасителя формируется за
счет распределения масс по длине грузов, соотношений масс грузов,
длин рабочих элементов демпферного троса и габаритов спиральной
рамы, которые также способны влиять на собственные моды
гасителя.
Другим важным преимуществом данного гасителя по отношению к
типовым гасителям вибрации, использующих плашечное крепление,
является сниженные требования к месту установки гасителя. При
правильной установке гасителя с плашечным креплением
существует необходимость выбирать точку крепления так, чтобы
не попасть в узел одной из колебательных мод пролета, так как в
таком случае гаситель не сможет эффективно рассеивать энергию
колебаний пролета.
На Рис. 8 пунктиром показаны возможные варианты установки
гасителя с плашечным креплением, а красным кружком - моды, на
которых гаситель неработоспособен для скатных крыш.
В конструкции демпфирующего гасителя полностью
отсутствуют резьбовые крепления. Монтаж гасителя на провод
производится вручную без применения гаечных или иных ключей.
При монтаже не требуется высокой квалификации линейного
персонала, качество монтажа проверяется визуально, ввиду чего
исключается возможность ошибки в процессе установки.
Чтобы рекомендации по выбору конструктивных параметров
виброизоляторов и демпфирующей тросовой петли (массы груза и
плеча) сделать по возможности универсальными, целесообразно
выразить конструктивные параметры провода, влияющие на
частоты колебаний, через какой-либо стандартизованный
параметр. Анализ характеристик проводов, приведенных в ГОСТ
839-80 [6]. «Провода неизолированные для воздушных линий
123

124.

электропередачи. Технические условия», показал, что таким
параметром может быть предельное разрывное усилие (R).
При гололедообразовании изменяется погонная масса провода и
соответственно тяжение. Оценим влияние гололеда на частоту
вертикальных колебаний, исходя из уравнения равновесия провода и
соотношения упругости:
IV. ГАШЕНИЕ ПЛЯСКИ, на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
Пляска проводов относится к низкочастотным колебаниям
порядка 0,1-1 Гц с амплитудой 0,1-1 от стрелы провисания провода,
обусловлена взаимодействием вертикальных и крутильных
колебаний провода в результате ветрового воздействия при
скоростях 4-20 м/с.
При наличии гололѐдных отложений центр масс
сечения провода смещается, и при вертикальных колебаниях
возникает сила инерции, вектор которой смещен относительно оси
провода. Эта сила создает крутящий момент, поддерживающий
крутильные колебания.
Вертикальные и крутильные колебания взаимно поддерживают
друг друга и при скорости ветра, превышающей некоторое
критическое значение, могут развиться до значительных амплитуд.
Одним из назначений ГВКУ является рассогласование частот
124

125.

вертикальных и крутильных колебаний и исключение их близости при
обледенении провода.
Пусть погонная масса провода изменилась на Am. Уравнения (8)
перепишем относительно приращений стрелы провисания, массы и
тяжения:
Исключая с помощью второго равенства Af , найдем связь
приращения массы с приращением тяжения:
Второй сомножитель в правой части учитывает растяжимость
провода, без которой колебания провисающего провода по первому
тону невозможны. Таким образом, провод с гололедом имеет
изменившиеся параметры:
Таким образом, при проектировании гасителя для исключения
близости частот крутильных и вертикальных колебаний необходимо
выполнения условия присутствия демпфирования и виброизоляцию
для скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
При установке гасителя в пролѐте необходимо понимать, что
наиболее опасными формами колебаний при пляске является одно-,
двух- и трѐх-полуволновая пляска. Эти формы наиболее опасны из-за
значительных бросков тяжения провода, способных не только
повредить сам провод, но и линейную арматуру, для скатных крыш
В районах с отрицательной температурой остро стоит вопрос о
125

126.

гололѐдных отложениях, образующихся на проводах для скатных
крыш, что приводит к увеличению погонной массы
пролета, вызывает существенное повышение нагрузки на
демпфирующий трос
С отложением гололеда, меняется внешний диаметр провода, что
в свою очередь изменяет его амплитудно- частотные
характеристики, на которые схема виброзащиты не рассчитана.
Это приведет к интенсификации ветрового воздействия на провод и
разрушению элементов подвески, либо самого провода.
И, наконец, из-за образования гололеда повышается вероятность
возникновения пляски. Отмеченные обстоятельства вызывают
необходимость ограничивать объемы гололедных отложений на
проводах.
Принцип действия виброизоляторов в качестве ограничителя
гололедообразования основан на фиксировании углового положения
защищаемого провода за счет увеличенного момента инерции
провода в точках крепления гасителя.
Гололед, как правило, образуется с наветренной стороны
провода, затем за счет появившегося эксцентриситета провод
проворачивается вокруг своей оси, фактически подставляя гололеду
другой бок. Таким образом, провод равномерно покрывается
гололедом, который прочно держится на проводе.
При использовании виброизоляторов в качестве защиты у провода
ограничивается возможность проворачиваться, провод
стабилизируется и гололед намерзает лишь с наветренной стороны.
При таком намерзании погонная масса провода с гололедом
возрастает не так сильно, а кроме того в результате намерзания
126

127.

увеличивается вероятность отрыва гололедных отложений от
провода за счет силы тяжести и эксцентриситета, создаваемого
самим же односторонним гололедом.
При появлении наледи с наветренной стороны возникает
вращательная неуравновешенность провода и закручивание на угол
Наличие гасителя создает стабилизирующий момент
Условие (20) необходимо учитывать при проектировке гасителя.
Выбор массы груза и плеча виброизолятора должны ограничивать
угол закрутки провода при гололеде (< 90°).
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках
Разработанные устройство и методика могут быть применены
для защиты скатных крыш и ограничение гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
127

128.

Демпфирующая петля и виброизоляторы является
многофункциональной конструкцией для демпфирования и
расстраивания колебаний, вызываемых ветровым воздействием,
таких как пляска и вибрация, а также в качестве ограничителя
гололедообразования и ограничения гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Совмещая в себе одновременно несколько защитных устройств,
виброизоляторов позволяет существенно сократить расходы на
защиту от гололедообразования скатных крыш
Список литературы по ограничению гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках
[1] Гаситель вибрации, патент на изобретение №2180765, Рыжов
С.В., Тищенко А.В., 2007 г.
[2] Гасители пляски спирального типа, четвертый международный
электроэнергетический семинар «Современное состояние вопросов
128

129.

эксплуатации, проектирования строительства ВЛ», Колосов С. В.,
Рыжов С. В., Фельдштейн В. А., 2009 г.
[3] ГОСТ 3063-80. «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции
1x19(1+6+12)».
[4] Умные воздушные линии: проектирование и реконструкция,
«Эффективные решения защиты проводов и тросов как путь
экономии средств на этапах проектирования, строительства и
эксплуатации ВЛ», Санкт-Петербург, 2014г., Мельников А.А.
[5] ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия».
[6] Технический отчет «Применение торсионных гасителей на
основе спиральной арматуры для подавления пляски
проводов»,ЭССП.
Ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках и учитывая известную неопределенность характеристик
гололедных отложений, можно дать приближенную оценку угла
закручивания.
Масса гололеда на пролет, равная Am = т(Лт — 1), создает
крутящий момент наледи относительно оси провода. Этот
момент уравновешивается моментом силы тяжести гасителей.
Наиболее эффективно гасители стабилизируют провод при р < 90°,
когда
Здесь являются неопределенными коэффициент утяжеления
провода и эксцентриситет. Для оценки примем, что первый из них
129

130.

равен 1,5, то есть погонная масса провода при гололеде увеличилась
на 50%, а эксцентриситет приблизительно равен диаметру провода.
Тогда, пользуясь корреляционными зависимостями диаметра и
погонной массы от разрывного усилия, можно и надо использовать,
ограничители гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках,
[1] Ryzhov S. V., Tishchenko A. V. Gasitel' vibracii. patent na izobretenie
№2180765 [Vibration damper, patent of invention #2180765], 2007.
[2] Kolosov S. V., Ryzhov S. V., Feldstein V. A. Gasiteli pljaski spiral'nogo
tipa, chetvertyj mezhdunarodnyj jelektrojenergeticheskij seminar
«Sovremennoe sostojanie voprosov jekspluatacii, proektirovanija
stroitel'stva VL» [Helical galloping dampers. 4th International Electric
Power Workshop «State of the Art in Operation, Design and Construction
of Overhead Lines»], 2009.
[3] GOST 3063-80. «Kanat odinarnoj svivki tipa TK konstrukcii
1*19(1+6+12)» [Single-Stranding Rope of TK Design 1x19(1+6+12)].
[4] Melnikov A.A. Umnye vozdushnye linii: proektirovanie i
rekonstrukcija, «Jeffektivnye reshenija zashhity provodov i trosov kak put'
jekonomii sredstv na jetapah proektirovanija, stroitel'stva i jekspluatacii
VL» [Smart air lines: Design and reconstruction, «Efficient solutions for
wire and cable protection as a way of cost reduction at the stages of
design, construction and operation of overhead lines»], St. Petersburg,
2014.
[5] GOST 839-80 «Provoda neizolirovannye dlja vozdushnyh linij
jelektroperedachi. Tehnicheskie uslovija» [GOST 839-80 Bare
130

131.

Conductors for Overhead Power Lines. Specifications].
[6] Tehnicheskij otchet «Primenenie torsionnyh gasitelej na osnove
spiral'noj armatury dlja podavlenija pljaski provodov» [Technical data
report «Use of torsional vibration dampers employing helical fixture for
conductor galloping suppression»], ESSP JSC.
и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках
Ограничитель гололедообразования
Реферат:
Изобретение может быть использовано в ограничении
гололедообразования на скатных кровлях , а именно в качестве
устройства для ограничения колебаний проводов (вибрации и пляски), а
также отложений на них гололеда на скатных крышах. Устройство
выполняется в виде упругого демпферного элемента (демпфирующей
петли или виброизолятора ), грузов, закрепляемых по концам этого
элемента, и зажима, которым устройство крепится к проводу и
посередине троса , в виде ограничителя гололедообразования , наледи и ссулек на
скатных кровлях, расположенной в месте крепления водостока , опор с самими
опорами
Ограничитель гололедообразования скатных крышах , расположенной в месте
крепления кабеля электрических опор с самими опорами выполнен в виде виброизолтора
или демпфирующей петли
Компоновкой и оптимальным выбором размеров стержней достигается
возможность подавления как низкочастотных колебаний, так и
высокочастотных колебаний проводов линии, а также ограничения
131

132.

образования гололеда на проводах, за счет ограничителя гололедообразования
на скатных крышах расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с
самими опорами
Это позволяет достичь существенного снижения
проектирование, монтаж и эксплуатации скатных крыш.
затрат
на
Изобретение относится к области ограничения гололедообразования и
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, а более конкретно к ограничителям
гололедообразования на скатных крышах
.
Провода и грозозащитные тросы выполняют роль , о граничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, скатных крыш, которые подвержены одновременным
действиям различных видов статических и динамических нагрузок.
Статическое действие нагрузок соответствует состоянию провода и
других частей конструкций или узлов линий, когда они не испытывают
ускорения и в них не возникают добавочные динамические напряжения.
При наличии ускорений возникают колебания, которые в некоторых
случаях могут дать явления резонанса, связанные с резким увеличением
напряжений. Поэтому колебания проводов представляют наибольшую
опасность для элементов линий и могут в ряде случаев стать главным
фактором, определяющим их надежность. Разрушение проводов от
132

133.

колебаний обусловлено усталостью материала и происходит при
нагрузках, значительно меньших, чем расчетные нагрузки, создаваемые
отложением гололеда или воздействием ветра. Однако, если опасность
воздействия динамических нагрузок в основном зависит от
продолжительности колебаний, а статических нагрузок от величины
отложения гололеда (равномерного ветра), то совместное их действие
значительно увеличивает напряженное состояние проводов и еще более
ухудшает положение с их несущей способностью и надежностью.
Проведенные в последнее время теоретические и экспериментальные
исследования показали, что требуются комплексные технические
решения, обеспечивающие одновременное ограничение вибрации и пляски
проводов, а также отложение сверхрасчетного гололеда, что позволило
бы существенно повысить надежность и для устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках и снизить затраты по их монтажу и эксплуатации на два-три
порядка.
Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии
электропередачи, содержащий выполненный в виде проволочного
стального троса упругий демпферный элемент, жестко закрепленные на
некотором расстоянии от подвески гасителя на концах упругого
демпферного элемента литые грузы и выполненный в виде захвата и
плашки зажим, причем зажим закреплен на средней части упругого
демпферного элемента, а захват крепится на проводе при помощи плашки
и крепежного болта .
Такой гаситель достаточно эффективен при гашении эоловых вибраций
в диапазоне частот от 5 до 100 Гц, где он имеет все необходимые
собственные частоты, хотя для того, чтобы перекрыть весь этот
133

134.

частотный диапазон для множества линейных объектов требуется
варьировать длину упругого демпферного элемента и массы распределения
грузов по длине, что приводит к возрастанию номенклатуры выпуска
гасителей, используемых на воздушных линиях электропередачи
различного класса напряжений.
Но главный недостаток этого гасителя вибрации состоит в том, что
он не может эффективно работать как ограничитель
гололедообразования, так и гасителя пляски. Для ограничения величины
гололеда проводу необходимо увеличивать жесткость на кручение,
которую можно достигнуть, устанавливая под проводом груз на
достаточно длинной консоли. Возникающий реактивный крутящий
момент от такого груза будет препятствовать закручиванию провода
при отложении на нем гололеда. Это вызовет образование гололеда
вытянутой формы, более облегченного, вместо цилиндрического, более
тяжелого (в 2-3 раза).
Подавление низкочастотных колебаний (пляски) можно осуществить за
счет расстройства крутильных колебаний, которые управляют этим
процессом. Наиболее приемлемыми устройствами для этих целей
являются маятниковые гасители пляски на удлиненной консоли, которые
удобно вписываются в устройство гасителя вибрации за счет развития
его геометрических размеров в вертикальной плоскости.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному
является ограничитель гололедообразования и колебаний проводов и
ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, , содержащий упругий демпферный элемент, разные
демпфирующие петли и виброизоляторы , который расположены в месте
крепления троса к самими опорам, жестко закрепленных по концам упругого
134

135.

демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески на
проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного
элемента, а другим подсоединенный к проводу линии .
Однако данное устройство имеет существенные недостатки:
- конструктивная компоновка грузов этого гасителя не позволяет
достичь их оптимальных размеров, чтобы обеспечить эффективное
гашение вибраций, а тем более низкочастотных колебаний большой
амплитуды типа пляски проводов;
- кроме того, у данного гасителя не хватает длины рычага
прямолинейных участков стержней грузов (они практически сближены с
упругим демпферным элементом) для того, чтобы развить максимальный
крутящий момент, который бы стопорил нарастание гололеда на проводе
или при положительной температуре провода приводил бы к его
осыпанию;
Авторы ставили перед собой задачу разработать комплексное
устройство, позволяющее одновременно гасить вибрацию и ветровую
нагрузку , пляску проводов и ограничивать величину гололедообразования
до размеров, не превышающих расчетных значений; массово применяемые
в настоящее время защитные средства против атмосферных
воздействий основаны на индивидуальном подходе к защите от каждого
вида атмосферного воздействия. Поставленная авторами задача
достигается за счет совокупности существенных признаков
предложенного технического решения, а именно: ограничитель
гололедообразования и колебаний проводов для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках , содержащий упругий демпферный элемент, грузы,
выполненные в виде демпфирующей петли и виброизоляторов, жестко
135

136.

закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим,
предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом
посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к
проводу линии; причем прямолинейные отрезки изогнутых стержней,
расположенные под упругим демпферным элементом, выполнены такой
длины, что их концевые участки заходят друг за друга таким образом,
что оба груза и упругий демпферный петли или виброизоляторва
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-21- общий
вид ограничителя гололедообразования и колебаний проводов для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди
перпендикулярно проводу; на фиг.2 - то же, вид сбоку (вдоль провода) по
стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вариант предложенного устройства,
выполненного по п.2 формулы изобретения.
Заявляемый ограничитель гололедообразования, колебаний и разрыва
от ветровой и ураганной нагрузки проводов 1 воздушных линий
электропередачи состоит из упругого демпферного элемента 2, например
стального проволочного троса, грузов 3, демпфирующего зажима 4,
захвата 5 зажима 4, плашки 6 зажима 4 и крепежного болта 7. Зажимом
4 ограничитель крепится к середине троса 2, а с помощью демпфирующей
петли и виброизоляторов 6, захвата 5 он подвешивается к проводу 1
воздушной линии электропередачи и крепится на нем посредством
крепежного болта на фрикционно-подвижных соединениях 7.
Для достижения оптимальности демпфирующих свойств ограничителя
линейные размеры его элементов рассчитываются и выбираются в
определенных соотношениях и пропорциях. Предложенный ограничитель
136

137.

гололедообразования и колебаний проводов 1 воздушных линий
электропередачи работает следующим образом.
На воздушных линиях электропередачи возникают две формы колебаний
проводов, обусловленных действием ветра и гололеда, - высокочастотные
(десятки Гц), но небольшой амплитуды порядка диаметра провода и
низкочастотные (до 2-х Гц) достаточно больших амплитуд (пляска). Для
эффективного демпфирования колебаний каким-либо устройством
необходимо, чтобы его демпфирующая система имела такую же или
близкую собственную частоту колебаний. Указанный принцип гашения
колебаний достигается в предложенном ограничителе за счет
специальной конфигурации стержней грузов 3, обеспечивающей работу
устройства как в низкочастотном, так и в высокочастотном диапазонах
колебаний и позволяющей достичь увеличения энергии рассеивания и
декремента затухания системы: упругий демпферный элемент 2 - грузы 3.
При этом за счет существенного разнесения в вертикальной плоскости
прямолинейных отрезков 10 и 11 стержней 3 в заявленном ограничителе
удается значительно увеличить длину рычага от подвески до длинных
прямолинейных отрезков 11 и тем самым увеличить крутящий момент
системы, фиксирующий крутильные колебания и действующий также
противоположно крутящему моменту, обеспечивающему одностороннее
нарастание гололеда на проводе 1. В результате гашение колебаний
осуществляется на всех интересующих нас частотах, охватывая как
резонансные формы крутильных колебаний провода, так и резонансные
формы изгибных колебаний упругого демпферного элемента 2. Меняя
диаметр демпфирующей петли и длины прямолинейных отрезков 11
стержней 3, а также и их вес (например, дополнительным изгибом конца
отрезка), можно охватить весь спектр частотных колебаний, имеющих
место на воздушных линиях электропередачи (от вибрации до пляски).
Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний проводов
воздушных линий электропередачи представляет собой демпфирующее
устройство нового типа, решающее задачу снижения колебаний
комплексно, то есть позволяет одновременно гасить вибрацию, пляску
проводов и ограничить величину гололедообразования до минимальных
размеров. Настоящее техническое решение эффективно в борьбе с
пляской проводов и при гашении вибрационных колебаний высокой
частоты, что позволяет существенно снизить затраты на
137

138.

проектирование, сооружение и эксплуатацию воздушных линий
электропередачи. В настоящее время предложенное устройство успешно
прошло испытания на испытательном стенде ―Сейсмофонд» и
рекомендовано к изготовлению; предполагается серийный выпуск таких
ограничителей гололедообразования и колебаний проводов воздушных
линий электропередачи и демпфирование при ветровой и ураганной
нагрузке исключающей разрыв линии электропередач
Источники информации
[1] Патент США №4,159,393, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 26.06.1979.
[2] Патент США №3,400,209, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 03.09.1968.
Формула изобретения
1. Ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для
ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, содержащий демпфирующею пелю и вироизоляторы ,
выполненные в виде демпфирующей петли, жестко закрепленных по
концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для
подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине упругого
демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу, жестко
закрепленных по концам упругого демпферного элемента, по которому
происходит демпфирования линий электропередачи при ветровой и
ураганной нагрузки с демпфированием воздушных линий в местах
крепления кабеля с опорой
2. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что один из концов кабеля
линий электропередачи закреплении к демпфирующей петле или
виброизолятору имеет демпфирующие характеристики, по линии
нагрузки от ветра и направлены к упругому демпферному элементу.
138

139.

3. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что на одном из концевых
участков отрезков демпфирующей петли или виброизолятора закреплен к
опоре или о граничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах
с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках с демпфирующими элементами
139

140.

Фиг 7
140

141.

Фиг 9
Фиг 10
141

142.

Фиг 11
Фиг 12
142

143.

Фиг 13
143

144.

Фиг 14
Фиг 15
Фиг 17
144

145.

145

146.

Фиг 20
Таким образом, представленная разработка свидетельствует о том, что российские инженеры и ученые ОО «Сейсмофонд» имеют
достаточный потенциал, позволивший, в частности, разработать и внедрить новую технологию по ограничению
гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
146

147.

или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
ПУБЛИКАЦИИ 11. ВЫВОД ПРОДУКТА НА РЫНОК.
Задача вывода продукта —на рынок должна решаться параллельно с
подготовкой и началом мелкосерийного производства. В настоящее время
имеются предварительные контакты, как с возможными изготовителями
опор сейсмостойких , так и с возможными заказчиками.
Некоторые заказчики имеют своѐ производство и могут быть как
изготовителями, так и потребителями. Считаем, что предприятиеизготовитель и возможности данного конкретного производства
определены, в этом случае схема вывода продукта на рынок имеет
следующий вид:
1. Заключение договоров с поставщиками:
• металлоизделий;
• стандартных изделий и материалов;
• разработка руководства по эксплуатации и организация рекламной
компании;
• упаковка.
2. Аренда участка (мастерской) для сборки сейсмостойкой виброзащитной
опоры .
3. Испытания и сертификация.
4. Заключение договоров с заказчиками - юридическими лицами о поставке
опоры
4.1 По предварительному заказу. Имеются предварительные контакты со
следующими организациями: Роснефть (Краснодар),
4.2 По договору с оптовыми торговыми фирмами.
4.3 По договору с различными торговыми фирмами (второй год реализации
проекта).
5. Разработка и изготовление новых конструкций опор по техническому
заданию Заказчика (например, по заданию Пассажиравтотранса).
147

148.

6. Продажа Лицензии на право производить обогреватели по Патенту RU №
2010136746 и по заявке с решением о выдаче Патента.
12. ПОТЕ HИАЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ.
В сейсмостойких опора заинтересовано множество людей, которым надо
выровнять или оборудовать виброзашщитой, сейсмозащитой
существующих здания бывает холодно как на открытом воздухе, так и в не
отапливаемых или плохо отапливаемых помещениях.
1) Физические лица
1.2) Дачники, садоводы, сельские жители:
• обогрев садового домика, хозяйственных построек;
1.4) Строители:
2) Юридические лица:
2.1) Строительные фирмы, базы строительных материалов и ГСМ:
2.5) Министерство по Чрезвычайным ситуациям.
• строительной фирме
В ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В
НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ
ЗАЯВКА на участие в конкурсе инновационных проектов по программе
ТЕМА Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063)
, по слому и удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Заявитель: Мажиев Хасан Нажоевич , Попов Юрий Гаврилович
Адрес: 190005 СПб , 2- Красноармейская ул дом 4 СПб ГАСУ
СОДЕРЖАНИЕ ЗАЯВКИ
148

149.

1. Тема Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063)
, по слому и удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
2. Ключевые слова Ограничение гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
3. Начало работы (историческая справка)
4. Физические лица - участники проекта
5. Аннотация проекта
6. Содержание инновации
7. Наличие патентов (ноу-хау) Публикации по содержанию инновации.
8. Как предполагается осуществить вывод продукта на
9. Потенциальные потребители
10. Структура расходования средств фонда
1. ТЕМА
Опора сейсмостойкая
2. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Экологическая чистота
3. НАЧАЛО РАБОТЫ
Начало практического применения принципа
выполнены в опытных образцах и в максимальной степени приближены к
производству.
6. СОДЕРЖАНИЕ ИННОВАЦИИ
149

150.

Целью инновационного проекта является разработка, изготовление и
доведение до практического применения
В настоящее время (исходя из
ограниченных производственных и финансовых возможностей) ассортимент
обогревателей представлен следующими вариантами:
1. Разработать комплект конструктивной документации (в т.ч.
текстовые документы: материально-техническая ведомость, руководство
по эксплуатации, технические условия и т.д.):
2.1. Выбор предприятия-изготовителя (участка, мастерской) и
заключение договора об изготовлении опытных образцов;
3.1. Выбор предприятия-изготовителя;
• по предварительному заказу строительных фирм;
• по договорам с оптовыми торговыми фирмами.
5. Продажа лицензий на право производства.
7. НАЛИЧИЕ ПАТЕНТОВ (ноу-хау).
ПУБЛИКАЦИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ ИННОВАЦИИ.
ПАТЕНТЫ.
1. Свидетельство на полезную модель RU № 165076
2. Патент RU № 2010136746
.
ПУБЛИКАЦИИ имеются по оОграничению гололедообразования и устройство
для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
1. Заключение договоров с поставщиками:
• металлоизделий;
• стандартных изделий и материалов;
• издание рекламных листов и руководства по эксплуатации;
• упаковка.
150

151.

3. Испытания и сертификация.
4. Заключение договоров с заказчиками - юридическими лицами о поставке
Сейсмостойкая опора предназначен для виброзащиты и выравниваний
зданий сооружений гаражей, железнодорожных мостов и др. сооружений
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Несущая способ –расчетная
Габаритные размеры, мм
разные
Масса, кг разная, расчетная
Патент № 165076, 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616
Мажиев Хасан Нажоевич т.812 694-7810, ( 921) 962-67-78, (996) 798-26-54,
(999) 535-47-29
(Возможно патентование новых изобретений по ограничению
гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
Виброзащита и выравнивание крена задний и сооружений В ЛЮБОЕ ВРЕМЯ
В ЛЮБОМ МЕСТЕ
Литература использовалась при экспертизе проседающих и уходящего под воду опор Керченского ( Крымского ) моста .
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.
151

152.

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.
1. 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) Сдвигоустойчи- вое 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.
Рабер Л. М. Использование метода предельных состояний для оценки затяжки высокопрочных болтов // Металлург, и горноруд. пром-сть.
- 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 зданий»,
А.И.Коваленко
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция малоэтажных жилых зданий»,
4. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 24-25 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости». А.И.Коваленко
6. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра», А.И.Коваленко
8. Газета «Грозненский рабочий» № 5 февраль 1996 «Честь мундира или сэкономленные миллиарды»,
9. «Голос Чеченской Республики» 1 февраль 1996 «Башни и баллы» А.И.Коваленко
10. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без заглубления –
грунте. Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
11. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров «Сейсмофонд» –
«Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
152
дом на
Фонда

153.

12. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации электромагнитных волн,
предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!»
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВА НИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ
ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
(51) МПК
(12)
E04C 2/00 (2006.01)
ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства: Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013)
(21)(22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2
Адрес для переписки:
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО
"Теплант"
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Гусев Михаил Владимирович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ
ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения
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 материало м 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 давлени я
обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют их выброс из проема и
соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
153

154.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на
высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных, скользящих соединениях с
сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм
жесткости, состоящих из стальных регулируемых натяжений затяжек сухим трением и
повышенной подвижности, позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в
горизонтали в районе перекрытия 115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от
вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и
обрушению конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на
сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая распределяет
одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению
сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться основным несущим конструкциям
здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого
податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»-панели могут
монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и
поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального и вертикального
перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при землетрясении или
взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»-панель и создавая расчетное
перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение до землетрясения и
аварийного взрыва прямо при монтаже здания и сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются,
проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9,
MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d,
SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном при объектном строительном полигоне прямо
на строительной площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным
путем допустимые расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные при
аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике разработанной
испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита и безопасность городов».
ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ 154506
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
RU
(11)
154 506
(13)
U1
(51) МПК
(12)
E04B 1/92 (2006.01)
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
154

155.

Пошлина: Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2014131653/03, 30.07.2014
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.07.2014
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 30.07.2014
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 27.08.2015 Бюл. № 24
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ
Коваленко Александр Иванович
(54) ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ
(57) Реферат:
Техническое решение относится к области строительства и предназначено для защиты
помещений от возможных взрывов. Конструкция позволяет обеспечить надежный и быстрый сброс
легкосбрасываемой панели, сброс давления при взрыве и зависание панели на опорной плите,
Конструкция представляет собой опорную плиту с расчетным проемом, которая жестко крепится
на каркасе защищаемого сооружения. На опорной плите крепежными элементами, имеющими
ослабленное резьбовое поперечное сечение, закреплена панель легкосбрасываемая. Ослабленное
резьбовое соединение каждого крепежного элемента образовано лысками выполненными с двух
сторон резьбовой части. Кроме того опорная плита и легкосбрасываемая панель соединены тросом
один конец которого жестко закреплен на опорной плите, а другой конец соединен с крепежным
элементом через планку, с возможностью перемещения. 4 ил.
Техническое решение относится к области строительства и предназначено для защиты
помещений содержащих взрывоопасные среды.
Известна панель для легкосбрасываемой кровли взрывоопасных помещений по Авт.св. 6175 52,
М.Кл. 2 E04B 1/98 с пр. от 21.11.75. Панель включает ограждающий элемент с шарнирно
закрепленными на нем поворотными скобами, взаимодействующими через опоры своими
наружными полками с несущими элементами. С целью защиты от воздействия ветровой нагрузки ,
панель снабжена подвижной плитой, шарнирно соединенной с помощью тяг с внутренними
концами поворотных скоб, которые выполнены Т-образными. Недостатком предлагаемой
конструкции является низкая надежность шарнирных соединений при переменных внешних и
внутренних нагрузках. Известна также легкосбрасываемая ограждающая конструкция
взрывоопасных помещений по Патенту SU 1756523, МПК5 E06B 5/12 с пр. от 05.10.1990.
Указанная конструкция содержит поворотную стеновую панель, состоящую из нижней и верхней
секций и соединенную с каркасом временной связью. Нижняя секция в нижней части шарнирно
связана с каркасом здания, а в верхней части - шарнирно соединена с верхней секцией панели.
Верхняя секция снабжена роликами, установленными в направляющих каркаса здания.
Недостатком указанной конструкции является низкая надежность вызванная большим количеством
шарнирных соединений, требующих высокой точности изготовления в условиях строительства.
Известна также противовзрывная панель по Патенту RU 2458212, E04B 1/92 с пр. от 13. 04.2011,
которую выбираем за прототип. Изобретение относится к защитным устройствам применяемым во
взрывоопасных объектах. Противопожарная панель содержит металлический каркас с
бронированной обшивкой и наполнителем-свинцом. Панель имеет четыре неподвижных патрубка155

156.

опоры, а в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые
телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели. Наполнитель выполнен в виде
дисперсной системы воздух-свинец, а опорные стержни выполнены упругими. Недостатком
вышеуказанной панели является низкая надежность срабатывания телескопических сопряжений
при воздействии переменных внешних и внутренних нагрузок.
Задачей заявляемого устройства является обеспечение надежности открывания проема при
взрыве (сбрасывания легкосбрасываемой панели) за минимальное время и обеспечение зависания
панели после сброса.
Сущность заявляемого решения состоит в том, что для защиты стен, оборудования и персонала
от возможного взрыва, помещение снабжено панелью противовзрывной, обеспечивающей
надежное и быстрое открытие проема при взрыве и сброс избыточного давления, а также
зависание панели на плите опорной. Панель противовзрывная содержит плиту опорную которая
жестко закреплена на стене защищаемого помещения и имеет проем соответствующий проему в
стене, а с другой стороны плиты опорной винтами с резьбой, ослабленной по сечению, закреплена
панель легкосбрасываемая. Площадь проема плиты опорной и проема помещения определяется в
зависимости от объема помещения, от взрывоопасной среды, температуры горения, давления,
скорости распространения фронта пламени и др. параметров. Винты имеют резьбовую часть,
ослабленную по сечению с двух сторон лысками до размера <Z> и т. о. образуется ослабленное
резьбовое сопряжение, разрушаемое под воздействием взрывной волны.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами где:
на фиг. 1 изображен разрез Б-Б (фиг. 2) панели противовзрывной;
на фиг. 2 изображен разрез Α-A (фиг. 1);
на фиг. 3 изображен вид по стрелке В (фиг. 1) в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 изображен разрез Г-Г (фиг. 2), узел крепления троса в увеличенном масштабе.
Панель противовзрывная состоит из опорной плиты 1, которая жестко крепится к каркасу
защищаемого помещения (на чертеже не показано). В каркасе помещения и в опорной плите
выполнен проем 2, имеющий расчетную площадь S=b*h, которая зависит от объема защищаемого
помещения, температуры горения, давления, скорости распространения фронта пламени и др.
параметров. На опорной плите 1, резьбовыми крепежными элементами, наприм ер саморежущими
шурупами 3, имеющими ослабленное поперечное резьбовое сечение, закреплена
легкосбрасываемая панель 4. Кроме того, легкосбрасываемая панель соединена с опорной плитой
гибким узлом, состоящим из планки 5, закрепленной с одной стороны на тросе 6, а с др. стороны
сопряженной с крепежным элементом 3. Ослабленное поперечное сечение резьбовой части
образовано лысками, выполненными с двух сторон по всей длине резьбы до размера <Z>.
Ослабленная резьбовая часть в совокупности с обычным резьбовым отвер стием в опорной плите 1,
образуют ослабленное резьбовое сопряжение, разрушаемое под действием взрывной волны.
Разрушение (вырыв) в ослабленном резьбовом соединении возможно или за счет разрушения
резьбы в опорной плите, или за счет среза резьбы крепежного элемента-самореза 3, в зависимости
от геометрии резьбы и от соотношения пределов прочности материалов самореза и плиты опорной.
Рассмотрим пример. На опорной плите 1 толщиной 5 мм, изготовленной из стали 3,
самосверлящими шурупами 3 размером 5,5/6,3×105, изготовленными из стали У7А, закреплена
легкосбрасываемая панель 4, изготовленная из
стали 20. Усилие вырыва при стандартной резьбе для одного шурупа составляет 1500 кгс.
Опытным путем установлено, что после доработки шурупа путем стачивания резьбы с двух с торон
до размера Z=3 мм, величина усилия вырыва составляет 700 кгс. Соответственно, при креплении
плиты четырьмя шурупами, усилие вырыва составит 2800 кгс. При условии, что площадь проема
S=10000 см2, распределенная нагрузка для вырыва должна быть не менее 0,28 кгс/см2 . Таким
образом, зная параметры взрывоопасной среды, объем и компоновку защищаемого помещения,
выбираем конструкцию крепежных элементов после чего, в зависимости от заданного усилия
вырыва, можно определить величину <Z> - толщину ослабленной части резьбы.
156

157.

Панель противовзрывная работает следующим образом. При возникновении взрывной нагрузки,
взрывная волна через проем 2 в опорной плите 1 воздействует по площади легкосбрасываемой
панели 4, закрепленной на опорной плите 1 четырьмя саморежущими шурупами 3, имеющими
ослабленное резьбовое сечение. При превышении взрывным усилием предела прочности
резьбового соединения, резьбовое соединение разрушается по ослабленному сечению,
легкосбрасываемая панель освобождается от механического крепления, после чего сбрасывается,
сечение проема открывается и давление сбрасывается до атмосферного. После сбрасывания панель
легкосбрасываемая зависает на тросе 6, один конец которого закреплен на опорной плите, а
другой, через планку 5 сопряжен с крепежным элементом 3.
Формула полезной модели
1. Панель противовзрывная, содержащая опорную плиту, на которой резьбовыми крепежными
элементами закреплена панель легкосбрасываемая, отличающаяся тем, что в опорной плите
выполнен проем, а панель легкосбрасываемая выполнена сплошной, при этом крепежные
элементы, скрепляющие панель легкосбрасываемую с опорной плитой, имеют ослабленное
поперечное сечение резьбовой части, образованное лысками, выполненными с двух сторон по всей
длине резьбы и, кроме того, панель легкосбрасываемая соединена с опорной плитой тросом, один
конец которого жестко закреплен в опорной плите, а другой конец соединен с панелью
легкосбрасываемой.
2. Панель противовзрывная по п.1, отличающаяся тем, что трос соединен с панелью
легкосбрасываемой через планку, сопряженную с крепежным элементом.
157

158.

158

159.

159

160.

ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ 165076
(19)
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
RU
(11)
165 076
(13)
U1
(51) МПК
(12)
E04H 9/02 (2006.01)
ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: Возможность восстановления: нет.
(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),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ
Коваленко Александр Иванович
(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.
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
160

161.

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 болт ов.
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 демпфиро вания антиветровых
и антисейсмических воздействий по Патенту TW 201400676 (A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and
anti-seismic friction damping device, E04B 1/98, F16F 15/10. Устройство содержит базовое
основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько
внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается
между пластинами и наружными поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной
поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют
сегменты и пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через
блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном
положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает ветровые
нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в
сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без
разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов
из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества
сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса - цилиндр штока, а
также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из
двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней - штока, установленного с
возможностью перемещения вдоль общей оси и с возможностью ограничения перемещения за счет
деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе выполнено центральное
отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия
(перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент -болт.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые
обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении. В теле штока,
вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует диаметру запирающего
элемента (болта), а длина соответствует заданному перемещению штока. Запирающий элемент
создает нагрузку в сопряжении 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 корп уса 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
161

162.

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 поверхнос тей,
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.
162

163.

163

164.

164

165.

165

166.

СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ 2240406
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
RU
(11)
2 240 406
(13)
C2
(51) МПК
(12)
E04H 9/02 (2000.01)
E02D 27/34 (2000.01)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: учтена за 7 год с 05.01.2009 по 04.01.2010. Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2003100100/03, 04.01.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.01.2003
(45) Опубликовано: 20.11.2004 Бюл. № 32
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2129644 C1, 27.04.1999. DE
19958537 А1, 07.06.2001. US 3906689 А,
23.09.1975. SU 1361252 А1, 23.12.1987. SU
1178891 А, 15.09.1985.
(72) Автор(ы):
Остроменский П.И. (RU),
Болотов А.С. (RU),
Кажарский В.В. (RU),
Ларионов А.Э. (RU),
Моргаев Д.Е. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Иркутский Государственный университет
путей сообщения (ИрГУПС) (RU)
Адрес для переписки:
664074, г.Иркутск, ул. Чернышевского, 15,
НИС ИрГУПС
(54) СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению зданий и сооружений в
сейсмических районах. Сейсмостойкое здание содержит здание, фундамент и упругий подвес,
установленный между фундаментом и перекрытием нижнего этажа здания, выполненный из
упругих опор квазинулевой жесткости, размещенных так, что центр масс здания расположен на
вертикальной оси симметрии упругого подвеса. Упругие опоры содержат параллельно
соединенные упругие модули с положительной жесткостью и корректоры жесткости, работающие
в области упругой неустойчивости. Гибкие упругие стержни упругих опор выполнены из отрезков
тросов. Каждая упругая опора выполнена из двух оснований, соединенных между собой гибкими
упругими стержнями корректора жесткости и упругого модуля. Нижнее основание прикреплено к
фундаменту, верхнее – к перекрытию нижнего этажа здания. Концы стержней корректора
жесткости закреплены неподвижно в обоих основаниях. Места крепления этих стержней в обоих
основаниях расположены друг против друга равномерно по окружностям одинакового диаметра,
центры которых расположены на вертикальной оси симметрии опоры. Стержни корректора
166

167.

жесткости сжаты весом здания до потери устойчивости так, что их средние части выпучен ы в
радиальных направлениях. Упругий модуль выполнен из центрального гибкого упругого стержня
и периферийных гибких упругих стержней. Один конец центрального стержня и концы
периферийных стержней закреплены неподвижно в верхнем основании. Продольная ось
центрального стержня совпадает с вертикальной осью симметрии опоры. Места крепления
периферийных стержней расположены равномерно по окружности с центром на вертикальной оси
симметрии опоры. Другие концы периферийных стержней и другой конец центрального стерж ня
введены в центральное отверстие нижнего основания с возможностью продольного перемещения с
трением. Далее концы периферийных стержней разведены и закреплены в разведенном положении.
Технический результат обеспечивает пространственную сейсмоизоляцию здания любых размеров
и веса, а также упрощение конструкции упругого подвеса здания. 2 з. п. ф -лы, 3 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении
зданий и сооружений в сейсмических районах.
Известны сейсмостойкие здания, для сейсмоизоляции которых использованы многослойные
резинометаллические опоры ([1], стр.6-14, рис.2, 3, 4). Эти опоры содержат нижнее и верхнее
основания (в аналоге [1] они называются опорными стальными листами (рис.3), верхними и
нижними опорными стальными плитами (рис.4)).
Между основаниями размещены чередующиеся слои резины и металлические листы. Нижнее
основание опоры неподвижно соединено с фундаментной плитой, непосредственно
воспринимающей сейсмические воздействия. Верхнее основание опоры неподвижно соединено с
изолируемым объектом (зданием, сооружением), которое изолируется от сейсмических
воздействий.
Жесткость резинометаллических опор в горизонтальном направлении в 100 и более раз меньше,
чем жесткость в вертикальном направлении. Поэтому резинометаллические опоры используются
для сейсмоизоляции зданий и сооружений от горизонтальных сейсмовоздействий.
При действии вертикальных составляющих сейсмовоздействий эффект сейсмоизоляции
незначителен. В этом заключается основной недостаток систем сейсмоизоляции зданий с
использованием многослойных резинометаллических опор.
Указанный недостаток устранен в системе сейсмоизоляции зданий за счет использования
пневматических подушек, установленных между верхними основаниями резинометаллических
опор и перекрытием нижнего этажа здания ([1], стр.14-15, рис.5). Система сейсмоизоляции здания
обеспечивает пространственную сейсмоизоляцию здания от вертикальных и горизонтальных
составляющих сейсмовоздействий.
Основным недостатком является сложность конструкции. Для поддержания постоянного
давления воздуха в пневматических подушках необходимо специальное компрессорное
оборудование и система контроля давления воздуха в подушках.
Этот недостаток устранен в сейсмостойком здании [2], которое является наиболее близким
аналогом (прототипом).
Указанное здание установлено на фундаментной плите, которая подвешена к фундаменту с
помощью стержней. Такая маятниковая подвеска обеспечивает эффективную сейсмоизоляцию
здания от горизонтальных сейсмических воздействий. Для изоляции здания от вертикальных
составляющих сейсмовоздействий используется упругий подвес, установленный между
фундаментной плитой и перекрытием нижнего этажа и состоящий из упругих блоков квазинулевой
жесткости.
Каждый упругий блок (в дальнейшем упругая опора) образован из двух упругих модулей и
корректора жесткости, который размещен между упругими модулями. Упругие модули и
167

168.

корректоры жесткости выполнены из отрезков тросов. Концы отрезков тросов упругих модулей
закреплены неподвижно в вертикальных стойках. При этом одна стойка каждого модуля
закреплена неподвижно с фундаментной плитой, а другая стойка закреплена неподвижно с
перекрытием нижнего этажа здания. Корректор жесткости выполнен из двух одинаковых отрезков
тросов, середины которых соединены между собой и прикреплены к фундаментной плите. Концы
тросов разведены и неподвижно соединены с фундаментной плитой.
Основной недостаток прототипа заключается в том, что упругие опоры обеспечивают
эффективную сейсмоизоляцию здания только в вертикальном направлении. Используемая для
сейсмоизоляции в горизонтальном направлении маятниковая подвеска здания существенно
усложняет и удорожает систему сейсмоизоляции здания в целом. Для ее реализации необходима
специальная жесткая фундаментная плита и система стержней, которые должны выдерживать вес
здания. В целом маятниковая подвеска может быть использована для сейсмоизоляции
сравнительно небольших по размеру и весу зданий и сооружений.
Таким образом, возникает техническая задача создания сейсмостойкого здания, упругий подвес
которого имеет более простую конструкцию и обеспечивает пространственную сейсмоизоляцию
здания любых размеров и веса.
В предполагаемом изобретении поставленная задача решается за счет выполнения упругого
подвеса из упругих опор, обеспечивающих режим квазинулевой жесткости в любом
горизонтальном направлении с одновременным снижением вертикальной жесткости опор.
Это достигается за счет использования в упругих опорах корректоров жесткости, выполненных
из гибких упругих стержней, закрепленных в нижнем и верхнем основании опоры. При этом
нижнее основание каждой опоры неподвижно присоединено к фундаменту, а верхнее - к
перекрытию нижнего этажа здания. Концы гибких упругих стержней корректоров жесткости
закреплены в нижнем и верхнем основаниях опоры. До нагружения весом здания гибкие упругие
стержни корректоров жесткости прямолинейны, их продольные оси параллельны оси вертикальной
симметрии. Места крепления гибких упругих стержней корректоров жесткости в обоих основаниях
расположены друг против друга равномерно по окружностям одинакового диаметра, центры
которых расположены на вертикальной оси симметрии опоры.
Диаметры и длина гибких упругих стержней корректора жесткости выбираются таким образом,
чтобы при нагружении опоры частью веса здания гибкие упругие стержни потеряли устойчивость
и произошло их выпучивание в радиальных направлениях, то есть гибкие упругие стержни
корректоров жесткости работают в области упругой неустойчивости. После потери устойчивости
максимальные механические напряжения в гибких стержнях не превосходят предела
пропорциональности, их деформации остаются упругими (выполняется закон Гука [3], стр.436 441, §93). В качестве гибких упругих стержней корректоров жесткости могут использоваться
прямолинейные отрезки тросов.
После выпучивания середины гибких упругих стержней корректоров жесткости, нагруженные
опоры без упругих модулей с положительной жесткостью находятся в неустойчивом среднем
положении и будут стремиться сместить верхние основания и, соответственно, здание в целом в
каком-либо горизонтальном направлении.
Направление возможного горизонтального смещения является случайным и обусловлено
малыми различиями жесткостей гибких упругих стержней и малой асимметрией расположения
упругих опор за счет производственных допусков на их изготовление и монтаж.
Таким образом, систему выпученных гибких упругих стержней с неустойчивым средним
положением можно использовать как корректор жесткости для любого горизонтального
направления.
Для удержания выпученных гибких упругих стержней в неустойчивом среднем положении в
каждую опору введен упругий модуль, имеющий положительную жесткость при любом
горизонтальном смещении верхнего основания опоры. Упругий модуль выполнен из центрального
гибкого упругого стержня и периферийных гибких упругих стержней.
168

169.

Один конец центрального гибкого упругого стержня и концы периферийных гибких упругих
стержней закреплены неподвижно в верхнем основании. Продольная ось центрального гибкого
упругого стержня совпадает с вертикальной осью симметрии опоры. Места крепления
периферийных гибких упругих стержней расположены равномерно по окружности с центром,
лежащим на вертикальной оси симметрии опоры, другие концы периферийн ых гибких упругих
стержней и другой конец центрального гибкого упругого стержня введены в центральное
отверстие нижнего основания с возможностью продольного перемещения с трением между собой
и боковой поверхностью центрального отверстия.
Такое выполнение упругого модуля позволяет создавать упругое сопротивление смещению
оснований относительно друг друга при любом их горизонтальном смещении. При этом
одновременно происходит рассеяние механической энергии смещения за счет взаимного трения
центрального и периферийных гибких упругих стержней о боковую стенку центрального
отверстия в нижнем основании.
При вертикальном относительном смещении оснований упругое сопротивление оказывают в
основном выпученные гибкие упругие стержни корректора жесткости. При этом гибкие упругие
стержни упругого модуля рассеивают энергию перемещения за счет трения о стенки центрального
отверстия в нижнем основании. Для увеличения рассеивающей способности упругого модуля при
больших относительных смещениях оснований концы периферийных гибких упругих стержней
разведены. Вследствие этого при увеличении относительной амплитуды смещения оснований
возрастают силы нормального давления в точках контакта периферийных гибких упругих
стержней о боковую поверхность центрального отверстия в нижнем осно вании и, соответственно,
силы сухого трения.
Малая статическая осадка в вертикальном направлении обеспечивается за счет того, что
большая часть веса здания воспринимается гибкими упругими стержнями корректоров жесткости,
которые при этом испытывают очень малые деформации сжатия.
Геометрические размеры гибких упругих стержней могут быть выбраны таким образом, что
Ркр =(0,8-0,9)G, где Р кр - суммарная сила, сжимающая стержни, при превышении которой
происходит потеря устойчивости и выпучивание гибких упругих стержней, G - вес здания.
При действии дополнительной части веса здания (Р доп =(0,1-0,2)G) гибкие упругие стержни
корректора жесткости изгибаются в плоскости выпучивания и их вертикальная жесткость резко
уменьшается. За счет этого достигаются низкая собственная частота вертикальных колебаний
здания и его эффективная сейсмоизоляция в вертикальном направлении. Описание указанных
закономерностей поведения гибкого упругого стержня с защемленными концами при сжатии
приведены в книге [4, стр.128-130, рис.101].
В горизонтальном направлении параллельное включение корректора жесткости и упругого
модуля позволяют создать режим квазинулевой жесткости во всех горизонтальных направлениях.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое
сейсмостойкое здание обладает следующими существенными признаками:
1. Каждая упругая опора выполнена из двух оснований, соединенных между собой гибкими
упругими стержнями корректора жесткости и упругого модуля, нижнее основание прикреплено к
фундаменту, верхнее - к перекрытию нижнего этажа здания.
2. Концы гибких упругих стержней корректора жесткости закреплены неподвижно в обоих
основаниях, места крепления этих стержней в обоих основаниях расположены друг против друга
равномерно по окружностям одинакового диаметра, центры которых расположены на
вертикальной оси симметрии. Гибкие упругие стержни корректора жесткости сжаты весом здания
до потери устойчивости так, что их средние части выпучены в радиальных направлениях.
3. Упругий модуль выполнен из центрального гибкого упругого стержня и периферийных
гибких упругих стержней. Один конец центрального гибкого упругого стержня и концы
периферийных гибких упругих стержней закреплены неподвижно в верхнем основании,
продольная ось центрального гибкого упругого стержня совпадает с вертикальной осью
169

170.

симметрии опоры. Места крепления периферийных гибких упругих стержней расположены
равномерно по окружности с центром на вертикальной оси симметрии опоры, другие концы
периферийных гибких упругих стержней и другой конец центрального гибкого упругого стержня
введены в центральное отверстие нижнего основания с возможностью продольного перемещения с
трением. Для обеспечения существенного трения периферийных гибких упругих стержней о
поверхность центрального отверстия их противоположные концы разведены и закреплены в
разведенном положении. Верхние концы периферийных гибких упругих стержней неподвижно
прикреплены к верхнему основанию, а нижние удерживаются в разведенном положении с
помощью кольца.
4. На торцевых поверхностях обоих оснований, обращенных в сторону выпученностей гибких
упругих стержней корректора жесткости, в местах крепления этих стержней выполнены
радиальные пазы так, что половина боковой поверхности каждого гибкого упругого стержня со
стороны, противоположной его выпученности, охвачена боковой поверхностью паза.
5. Места крепления периферийных гибких упругих стержней упругого модуля в верхнем
основании выполнены так, что каждое место крепления периферийного гибкого упругого стержня
расположено на одинаковых расстояниях от мест крепления соседних гибких упругих стержней
корректора жесткости.
Заявителем просмотрена техническая литература по М.Кл Е 04 9/02, УДК 699841 (088.8).
Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об
отсутствии в них существенных признаков, сходных с существенными признаками заявляемого
сейсмостойкого здания подвесного типа.
Предложенная совокупность отличительных, существенных признаков представляет новое
решение поставленной задачи и соответствует изобретательскому уровню.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображено
сейсмоизолированное здание, в дальнейшем просто здание, установленное на упругих опорах; на
фиг.2 показана упругая опора, нагруженная зданием; на фиг.3 показаны сечение и вид отсеченной
части упругой опоры.
Сейсмостойкое здание состоит из фундамента 1, здания 2 и упругого подвеса, установленного
между фундаментом 1 и перекрытием нижнего этажа здания 2. Упругий подвес выполнен из
упругих опор квазинулевой жесткости 3 (фиг.1), размещенных так, что центр масс здания
расположен на вертикальной оси симметрии упругого подвеса.
Упругие опоры состоят из двух расположенных друг против друга оснований, верхнего 4 и
нижнего 5 (фиг.2). Верхнее основание упругой опоры 4 прикреплено к нижним перекрытиям
здания 2, а нижнее основание 5 - к фундаменту 1. Основания соединены друг с другом с помощью
гибких упругих стержней корректора жесткости 6 и гибких упругих стержней упругого модуля,
включающего в себя центральный гибкий упругий стержень 7 и периферийные гибкие упругие
стержни 8.
Концы гибких упругих стержней 6 корректора жесткости закреплены неподвижно в обоих
основаниях 4 и 5. Места крепления гибких упругих стержней 6 к основаниям 4 и 5 расположены
друг против друга равномерно по окружностям одинакового диаметра. Центры окружностей мест
крепления стержней расположены на одной вертикальной оси симметрии O-O. Один конец
центрального гибкого упругого стержня 7 и концы периферийных гибких упругих стержней 8
закреплены неподвижно в верхнем основании 4, продольная ось центрального гибкого упругого
стержня совпадает с вертикальной осью симметрии опоры O-O. Места крепления периферийных
гибких упругих стержней 8 расположены равномерно по окружности с центром, на вертикальной
оси симметрии опоры, другие концы периферийных гибких упругих стержней 8 и другой конец
центрального гибкого упругого стержня 7 введены в центральное отверстие нижнего основания 5 с
возможностью продольного перемещения с трением.
Упругий модуль обладает положительной жесткостью, а корректор жесткости, выполненный из
гибких упругих стержней, работающих в области упругой неустойчивости, - отрицательной. Для
170

171.

обеспечения квазинулевой жесткости в горизонтальном направлении упругий модуль и корректор
жесткости в упругой опоре включены параллельно.
Для обеспечения существенного трения периферийных гибких упругих стержней 8 о
поверхность центрального отверстия, а также увеличения величины силы трения с увеличением
амплитуды их противоположные концы разведены и закреплены в разведенном положени и.
Верхние концы периферийных гибких упругих стержней неподвижно прикреплены к верхнему
основанию 4, а нижние закреплены в разведенном положении с помощью кольца 10.
До нагружения весом здания гибкие упругие стержни корректора жесткости прямолинейны, их
продольные оси параллельны оси вертикальной симметрии. Сжатие гибких упругих стержней 6
корректора жесткости до потери устойчивости и вследствие этого выпучивание их средних частей
в радиальных направлениях осуществляется весом здания. Для обеспечения выпучи вания гибких
упругих стержней корректора жесткости в радиальных направлениях на торцевых поверхностях
оснований 4 и 5 в местах крепления гибких упругих стержней 6 корректора жесткости выполнены
радиальные пазы 9 таким образом, что половина боковой поверхности каждого гибкого упругого
стержня со стороны, противоположной его выпученности, охвачена боковой поверхностью паза.
Гибкие упругие стержни 6 корректора жесткости и стержни 7 и 8 упругого модуля выполнены
из отрезков тросов. Диаметр отрезков тросов корректора жесткости и упругого модуля, их длина и
количество зависят от массы здания и подбираются таким образом, чтобы после завершения
монтажа здания деформация упругих опор в вертикальном направлении была равна расчетной.
В вертикальном направлении эффективная сейсмоизоляция обеспечивается за счет малой
жесткости продольно сжатых гибких упругих стержней 6 корректора жесткости. В горизонтальном
- за счет режима квазинулевой жесткости упругого подвеса.
Сейсмостойкое здание работает следующим образом. При вертикальных смещениях грунта
фундамент 1 смещается в вертикальном направлении. Передача смещений от фундамента 1 зданию
2 ослабляется упругими опорами 3. При этом выпученные гибкие упругие стержни корректоров
жесткости 6 начинают упруго деформироваться в вертикальном направлении, а гибкие упругие
стержни упругого модуля 7, 8 перемещаются с трением в центральном отверстии. В случае
совпадения частоты воздействия с собственной частотой вертикальных колебаний здания
происходит увеличение амплитуды колебаний. При этом смещаются гибкие упругие стержни 8
относительно основания 5. Так как стержни 8 разведены, то при их вертикальном смещении
относительно основания 5 увеличивается сила их прижатия к стенке центрального отверстия. При
этом возрастает сила трения периферийных гибких упругих стержней 8 о стенку центрального
отверстия основания 5. За счет этого существенно увеличивается рассеяние энергии резонансных
колебаний и уменьшается их амплитуда. При уменьшении амплитуды колебаний в зарезонансной
зоне уменьшается рассеяние их энергии и повышается эффект виброизоляции.
Горизонтальные составляющие сейсмовоздействия вызывают горизонтальные смещения
фундамента 1. Передача смещений зданию 2 также осуществляется через упругие опоры. При
горизонтальных смещениях основания 5 вместе с фундаментом 1 гибкие упругие стержни 7, 8
начинают деформироваться в горизонтальном направлении, а параллельно включенные гибкие
упругие стержни корректоров жесткости 6, выходя из неустойчивого положения равновесия, в
котором они находились в статическом состоянии, уменьшают жесткость упругих опор. За счет
малой жесткости упругих опор в горизонтальной плоскости обеспечивается сейсмоизоляция
здания на низких частотах в горизонтальных направлениях.
Кроме того, на резонансных частотах ограничение колебаний здания обеспечивается
повышенным демпфированием упругих тросовых элементов. При вертикальных колебаниях и
частично при горизонтальных энергия колебаний рассеивается за счет трения периферийных
гибких упругих стержней упругого модуля друг о друга и о стенки центрального отверстия.
Разведение концов периферийных гибких упругих стержней упругого модуля и закрепление их в
разведенном положении значительно повышает силу трения гибких упругих стержней о
поверхность центрального отверстия с увеличением амплитуды колебаний.
171

172.

Источники информации
1. Современные методы сейсмозащиты зданий и сооружений. Казина Г.А., Килимник Л.Ш. Обзор. М.: ВНИИИС, 1987.
2. Патент № 2129644, Никифоров И.С. Сейсмостойкое здание.
3. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов, М.: Наука, 1974, 560 с.
4. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, том второй, М.: Наука, 1965.
Формула изобретения
1. Сейсмостойкое здание, содержащее здание, фундамент и упругий подвес, установленный
между фундаментом и перекрытием нижнего этажа здания, выполненный из упругих опор
квазинулевой жесткости, размещенных так, что центр масс здания расположен на вертикальной
оси симметрии упругого подвеса, упругие опоры содержат параллельно соединенные упругие
модули с положительной жесткостью и корректоры жесткости, работающие в области упругой
неустойчивости, причем гибкие упругие стержни упругих опор выполнены из отрезков тросов,
отличающееся тем, что каждая упругая опора выполнена из двух оснований, соединенных между
собой гибкими упругими стержнями корректора жесткости и упругого модуля, нижнее основание
прикреплено к фундаменту, верхнее - к перекрытию нижнего этажа здания, концы стержней
корректора жесткости закреплены неподвижно в обоих основаниях, места крепления этих
стержней в обоих основаниях расположены друг против друга равномерно по окружностям
одинакового диаметра, центры которых расположены на вертикальной оси симметрии опоры,
стержни корректора жесткости сжаты весом здания до потери устойчивости так, что их средние
части выпучены в радиальных направлениях, упругий модуль выполнен из центрального гибкого
упругого стержня и периферийных гибких упругих стержней, один конец центрального стержня и
концы периферийных стержней закреплены неподвижно в верхнем основании, продольная ось
центрального стержня совпадает с вертикальной осью симметрии опоры, места крепления
периферийных стержней расположены равномерно по окружности с центром на вертикальной оси
симметрии опоры, другие концы периферийных стержней и другой конец центрального стержня
введены в центральное отверстие нижнего основания с возможностью продольного перемещения с
трением, далее концы периферийных стержней разведены и закреплены в разведенном положении.
2. Сейсмостойкое здание по п.1, отличающееся тем, что на торцевых поверхностях обоих
оснований, обращенных в сторону выпученностей стержней корректора жесткости, в местах
крепления этих стержней выполнены радиальные пазы так, что половина боковой поверхности
каждого стержня со стороны, противоположной его выпученности, охвачена боковой
поверхностью паза.
3. Сейсмостойкое здание по п.1, отличающееся тем, что места крепления периферийных
стержней упругого модуля в верхнем основании выполнены так, что каждое место крепления
периферийного стержня расположено на одинаковых расстояниях от мест крепления сосед них
стержней корректора жесткости.
172

173.

173

174.

174

175.

175

176.

176

177.

Адрес испытательной лаборатории организации"Сейсмофонд" ИНН 2014000780 190005, СПб, 2-я
Красноармейская ул. д 4 СПб ГАСУ [email protected] [email protected] (921) 962-67-78
Подтверждение компетентности организации «Сейсмофонд» при СПб
ГАСУ Номер решения о прохождении процедуры подтверждения
компетентности ИНН 2014000780 ОГРН 1022000000824
8590-гу (А-5824) https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
Для предотвращения наледи и сосулек для скатных крышах, для
увеличения демпфирующей антиобледенительного демпфирующего
троса, способного при импульсных растягивающих нагрузках, для
обеспечения многокаскадного демпфирования предварительно
напряженных вантовых конструкции по изобретениям №№ 2193635,
2406798,1143895, 1168755, 1174616,165076 «Опора сейсмостойкая» и
опыт применения и реализация в программном комплексе SCAD Office
Материалы:
177

178.

, предотвратить гололедообразование наледи и сосулек на скатных
крышах
И специальные технические условия (СТУ) для ограничение
гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых
нагрузках, с использования антисейсмических фрикционно- демпфирующих
виброизоляторов, с зафиксированными запорными элементов в штоке, по
линии нагрузки , согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая»
хранятся на Кафедре металлических и деревянных конструкций 190005,
Санкт-Петербург, 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] (921) 962-67-78, (996) 798-2654, (999) 535-47-29
Более подробно смотрите публикации:
Protection of overhead power lines wires from wind impacts using a wind vibration dampener universal vibration
isolators or a damping cable loop according to invention No. 154506 "anti-explosion Panel" No. 165076
"earthquake-resistant support", No. 2010136746 " Method for protecting buildings and structures in an explosion using
shear-resistant easily resettable connections using a damping system, frictionality to absorb
explosive and seismic energy» https://ppt-online.org/845350
Инженерные решения по ограничению гололедообразования воздушных линий электропередач в условиях
гололедных и ветровых нагрузок с помощью тросовых демпфирующих виброизоляторов , виброизолирующих
тросовых демпфирующих компенсаторов , расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с
самими опорами, что не позволяет образовываться ледяным наростам
(гололедообразованию или с помощью демпфирующей петли, расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная».
Разрушение ледяного нароста , происходит , за счет демпфирования воздушных проводов или за счет магнитных
потоков с завихрением: по американскому изобретению «Method and apparatus for breaking ice assertion on an
aerial cable» US 6518497 USA Method and apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable
178

179.

https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
https://en.ppt-online.org/839221
Способ разрушения гололедообразования ( ледяных наростов) на воздушных проводах линий
электропередач (ЛЭП) с помощью демпфирующей петли, расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах с самими опорами ( смотри изобретение № 154506 «Панель противовзрывная»
разрушение ледяного нароста , происходит при демпфирующих нагрузках» )
https://en.ppt-online.org/836557
Повышения надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ
ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с увеличение демпфирующей способность соединения
воздушных линий, при импульсных растягивающих и динамических нагрузках, за счет демпфирующей петли по
изобретению номер 154506 «Панель противовзрывная» Способ разрушения ледяных наростов на воздушном
кабеле (патент US6518497 US США ) и устройство для его осуществления и
обеспечение надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с использованием демпфирующей петли c завихрением магнитных потоков
https://en.ppt-online.org/836284
Конструктивные решения повышения ДЕМПФИРОВАНИЯ при КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ и вантовых тросов В УСЛОВИЯХ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ, за счет закручивания по виткам спирали,
тросом в полимерной оплетке, что не позволяет проводам вантовым тросам и проводам
колебаться с большой амплитудой. Тем самым ветер гасит сам себя
https://en.ppt-online.org/833763 https://en.ppt-online.org/836557
Рекомендации конструктивных решения по ограничению гололедообразования воздушных линий
электропередач в условиях гололедных и ветровых нагрузок с помощью демпфирующей петл, расположенной в
месте крепления кабеля электрических опор с самими опорами, что не позволяет образовываться ледяным
наростам (гололедообразованию). С помощью демпфирующей петли, расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная».
Разрушение ледяного нароста , происходит ,
за счет демпфирования воздушных проводов или за счет магнитных потоков с завихрением: по американскому
изобретению «Method and apparatus for breaking ice assertion on an aerial cable» US 6518497 USA Method and
apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
https://ppt-online.org/838902
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
179

180.

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
180

181.

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
181

182.

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.
182

183.

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
183
способы
обработки
соединяемых
листов,

184.

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
184

185.

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.
185

186.

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+.
186

187.

Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (14521519). В 1519 г. он сформулировал закон трения: сила трения, возникающая при
контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе
прижатия
тел),
при
этом
коэффициент
пропорциональности
–
величина
постоянная и равна 0,25:
F 0 ,25 N .
Через 180 лет модель Леонарда да Винчи была переоткрыта французским
механиком и физиком Гийомом Амонтоном2), который ввел в науку понятие
коэффициента трения как французской константы и предложил формулу силы
трения скольжения:
F f N.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной
плоскости) впервые предложил формулу:
f tg
,
где f – коэффициент трения; - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения
Леонарда да Винчи – Амонтона:
F f N,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного
движения тела по наклонной плоскости:
f tg
2)
2S
,
g t 2 cos 2
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
187

188.

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
188

189.

разрушение)
микронеровностей,
частично
на
нагревание
трущихся
тел
(превращается в тепловую энергию), частично на звуковые эффекты – скрип,
шум, потрескивание и т.п. (превращается в акустическую энергию).
В последние годы обнаружено влияние трения на электрическое и
электромагнитное поля молекул и атомов соприкасающихся тел.
Для решения большинства задач классической механики, в которых надо
учесть сухое трение, достаточно использовать те законы сухого трения, которые
открыты Кулоном.
В современной формулировке законы сухого трения (законы Кулона) даются
в следующем виде:
В случае изотропного трения сила трения скольжения тела А по поверхности
тела В всегда направлена в сторону, противоположную скорости тела А
относительно тела В, а сила сцепления (трения покоя) направлена в сторону,
противоположную возможной скорости (рис.2.1, а и б).
Примечание. В случае анизотропного трения линия действия силы трения
скольжения не совпадает с линией действия вектора скорости. (Изотропным
называется сухое трение, характеризующееся одинаковым сопротивлением
движению тела по поверхности другого тела в любом направлении, в противном
случае сухое трение считается анизотропным).
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления на опорную
поверхность (или нормальной реакции этой поверхности), при этом коэффициент
трения скольжения принимается постоянным и определяется опытным путем для
каждой пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от
рода материала и его физических свойств, а также от степени обработки
поверхностей соприкасающихся тел:
FСК fСК N
(рис. 2.1 в).
189

190.

Y
Y
Fск
tg =fск
N
N
V
Fск
X
G
X
G
N
Fсц
а)
в)
б)
Рис.2.1
Сила сцепления (сила трения покоя) пропорциональна силе давления на
опорную поверхность (или нормальной реакции этой поверхности) и не может
быть
больше
максимального
значения,
определяемого
произведением
коэффициента сцепления на силу давления (или на нормальную реакцию
опорной поверхности):
FСЦ f СЦ N .
Коэффициент сцепления (трения покоя), определяемый опытным путем в
момент перехода тела из состояния покоя в движение, всегда больше
коэффициента трения скольжения для одной и той же пары соприкасающихся
тел:
f СЦ f СК .
Отсюда следует, что:
max
FСЦ
FСК ,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения
тела, к которому приложена эта сила, имеет вид (рис.2.2).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения
max до F
за очень короткий промежуток времени изменяется от FСЦ
СК (рис.2.2).
Этим промежутком времени часто пренебрегают.
190

191.

В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент
трения скольжения зависит от скорости (законы Кулона установлены при
равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
fсц
max
Fсц
Fск
fск
V
t
V0
Рис. 2.2
Vкр
Рис. 2. 3
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком f СК ( v )
(рис.2.3).
v0
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда
сила FСК достигнет своего нормального значения FСК fСК N ,
v КР
-
критическое
значение
скорости,
после
которого
происходит
незначительный рост (на 5-7 %) коэффициента трения скольжения.
Впервые этот эффект установил в 1902 г. немецкий ученый Штрибек (этот
эффект впоследствии был подтвержден исследованиями других ученых).
Российский ученый Б.В.Дерягин, доказывая, что законы Кулона, в основном,
справедливы, на основе адгезионной теории трения предложил новую формулу
для определения силы трения скольжения (модернизировав предложенную
Кулоном формулу):
FСК fСК N S p0 .
[У Кулона: FСК fСК N А , где величина А не раскрыта].
191

192.

В
формуле
Дерягина:
S – истинная площадь соприкосновения тел
(контактная площадь), р0 - удельная (на единицу площади) сила прилипания или
сцепления, которое надо преодолеть для отрыва одной поверхности от другой.
Дерягин также показал, что коэффициент трения скольжения зависит от
нагрузки N (при соизмеримости сил N
и
S p0
) -
fСК ( N ) , причем при
увеличении N он уменьшается (бугорки микронеровностей деформируются и
сглаживаются, поверхности тел становятся менее шероховатыми). Однако, эта
зависимость учитывается только в очень тонких экспериментах при решении
задач особого рода.
Во многих случаях S p0 N , поэтому в задачах классической механики, в
которых следует учесть силу сухого трения, пользуются, в основном, законом
Кулона,
а
значения
коэффициента
трения
скольжения
и
коэффициента
сцепления определяют по таблице из справочников физики (эта таблица
содержит
значения
коэффициентов,
установленных
еще
в
1830-х
годах
французским ученым А.Мореном (для наиболее распространенных материалов) и
дополненных более поздними экспериментальными данными. [Артур Морен
(1795-1880) – французский математик и механик, член Парижской академии наук,
автор курса прикладной механики в 3-х частях (1850 г.)].
В случае анизотропного сухого трения линия действия силы трения
скольжения составляет с прямой, по которой направлена скорость материальной
точки угол:
arctg
Fn
,
Fτ
где Fn и Fτ - проекции силы трения скольжения FCK на главную нормаль и
касательную к траектории материальной точки, при этом модуль вектора FCK
192

193.

определяется формулой: FCK Fn2 Fτ2 . (Значения Fn и Fτ определяются по
методике Минкина-Доронина).
Трение качения
При качении одного тела по другому участки поверхности одного тела
кратковременно соприкасаются с различными участками поверхности другого
тела, в результате такого контакта тел возникает сопротивление качению.
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.
193

194.

Так как равнодействующая N реакций опорной поверхности в точках зоны
контакта смещена в сторону скорости центра колеса, непрерывно набегающего
на впереди лежащее микропрепятствие (распределение реакций в точках
контакта несимметричное – рис.2.4), то возникающая при этом пара сил N и G (
G - сила тяжести) оказывает сопротивление качению (возникновение качения
Vc
C
N
G
Fск
K
N
K
Рис. 2.4
обязано силе сцепления FСЦ , которая образует вторую составляющую полной
реакции опорной поверхности).
Момент пары сил
N , G
называется моментом сопротивления качению.
Плечо пары сил «к» называется коэффициентом
трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент
Fсопр
Vс
C
сопротивления
качению
определяется формулой:
MC N k ,
где N - реакция поверхности рельса, равная
вертикальной нагрузке на колесо с учетом его
Fсц
N
веса.
194
Рис. 2.5

195.

Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое
можно отразить силой сопротивления Fсопр , приложенной к центру колеса
(рис.2.5), при этом: Fсопр R N k , где R – радиус колеса,
откуда
Fсопр N
k
N h,
R
где h – коэффициент сопротивления, безразмерная величина.
Эту формулу предложил Кулон. Так как множитель h
k
R
во много раз
меньше коэффициента трения скольжения для тех же соприкасающихся тел, то
сила Fсопр на один-два порядка меньше силы трения скольжения. (Это было
известно еще в древности).
Впервые в технике машин это использовал Леонардо да Винчи. Он изобрел
роликовый и шариковый подшипники.
Если на рисунке дается картина сил с обозначением силы Fсопр , то силу N
показывают без смещения в сторону скорости (колесо и рельс рассматриваются
условно как абсолютно твердые тела).
Повышение
угловой
скорости
качения
вызывает
рост
сопротивления
качению. Для колеса железнодорожного экипажа и рельса рост сопротивления
качению заметен после скорости колесной пары 100 км/час и происходит по
параболическому закону. Это объясняется деформациями колес и гистерезисными
потерями, что влияет на коэффициент трения качения.
Трение верчения
Fск
Fск
r
О
Трение верчения возникает при вращении тела,
опирающегося на некоторую поверхность. В этом
случае следует рассматривать зону контакта тел, в
Fск
195
Рис. 2.6.

196.

точках которой возникают силы трения скольжения FСК (если контакт происходит
в одной точке, то трение верчения отсутствует – идеальный случай) (рис.2.6).
А
–
зона
контакта
вращающегося
тела,
ось
вращения
которого
перпендикулярна к плоскости этой зоны. Силы трения скольжения, если их
привести к центру круга (при изотропном трении), приводятся к паре сил
сопротивления верчению, момент которой:
М сопр N f ск r ,
где r – средний радиус точек контакта тел;
f ск
- коэффициент трения скольжения (принятый одинаковым для всех
точек и во всех направлениях);
N – реакция опорной поверхности, равная силе давления на эту поверхность.
Трение верчения наблюдается при вращении оси гироскопа (волчка) или оси
стрелки компаса острием и опорной плоскостью. Момент сопротивления
верчению стремятся уменьшить, используя для острия и опоры агат, рубин, алмаз
и другие хорошо отполированные очень прочные материалы, для которых
коэффициент трения скольжения менее 0,05, при этом радиус круга опорной
площадки достигает долей мм. (В наручных часах, например, М сопр менее
мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
к (мм)
f ск
Сталь по стали……0,15
Шарик из закаленной стали по стали……0,01
Сталь по бронзе…..0,11
Мягкая сталь по мягкой стали……………0,05
Железо по чугуну…0,19
Дерево по стали……………………………0,3-0,4
Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
196
5 10 5

197.

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,
197

198.

превышающее порог схватывания, приводит к разрушению окисной пленки,
местным
вырывам
материала
с
последующим,
абразивным
разрушением
поверхности трения.
Под нагруженностью фрикционной пары понимается совокупность условий
эксплуатации:
давление
поверхностей
трения,
скорость
относительного
скольжения пар, длительность одного цикла нагружения, среднечасовое число
нагружений, температура контактного слоя трения.
Главные
требования,
предъявляемые
к
трущимся
парам,
включают
стабильность коэффициента трения, высокую износостойкость пары трения,
малые модуль упругости и твердость материала, низкий коэффициент теплового
расширения, стабильность физико-химического состава и свойств поверхностного
слоя,
хорошая
прирабатываемость
фрикционного
материала,
достаточная
механическая прочность, антикоррозийность, несхватываемость, теплостойкость
и другие фрикционные свойства.
Основные
факторы
нестабильности
трения
-
нарушение
технологии
изготовления фрикционных элементов; отклонения размеров отдельных деталей,
даже в пределах установленных допусков; несовершенство конструктивного
исполнения с большой чувствительностью к изменению коэффициента трения.
Абразивный
износ
фрикционных
пар
подчиняется
следующим
закономерностям. Износ пропорционален пути трения s,
=ks s,
(2.1)
а интенсивность износа— скорости трения
k s v
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу
пути трения пропорциональна удельной нагрузке р,
kp p
s
(2.3)
198

199.

Мера
интенсивности
износа
рv
не
должна
превосходить
нормы,
определенной на практике (pv<С).
Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется
интегральной функцией времени или пути трения
t
s
k p pvdt k p pds .
0
(2.4)
0
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален
работе сил трения W
k w W
kp
f
s
W ; W Fds .
(2.5)
0
Здесь сила трения F=f N = f p ; где
f – коэффициент трения, N – сила
нормального давления; - контурная площадь касания пар.
Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар E и
окружающей среды Q
W=Q+ E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sin t за
период колебаний Т == 2л/ определяется силой трения F и амплитудой
колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС
199

200.

3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета
ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС
являются
экспериментальные
нахлесточных
соединений
[13],
исследования
позволяющие
одноболтовых
вскрыть
основные
особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг.
были выполнены экспериментальные исследования деформирования
нахлесточных соединений такого типа. Анализ полученных диаграмм
деформирования позволил выделить для них 3 характерных стадии
работы, показанных на рис. 3.1.
На первой стадии нагрузка Т не превышает несущей способности
соединения
[Т], рассчитанной как для обычного соединения на
фрикционных высокопрочных болтах.
На второй стадии Т > [Т] и происходит преодоление сил трения по
контактным
плоскостям
соединяемых
элементов
сохраняющих
шайбах
При
болтов
неподвижность
высокопрочных
этом
за
в
при
счет
них
болтов.
деформации
растет
сила
натяжения, и как следствие растут
силы трения по всем плоскостям
контактов.
Рис.3.1. Характерная диаграмма деформирования
ФПС
На
третьей
1 – упругая работа ФПС;
срыв
2 – стадия проскальзывания листов ФПС при
заклиненных шайбах, характеризующаяся ростом 200
натяжения болта вследствие его изгибной деформации;
3 – стадия скольжения шайбы болта,
характеризующаяся интенсивным износом контактных
поверхностей.
стадии
происходит
с места одной из шайб и

201.

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
201

202.

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
202
нахлесточного
соединения,

203.

характеризующегося трехстадийной диаграммой деформирования. В
случае стыкового соединения второй участок на диаграмме Т(s) будет
отсутствовать.
Первая стадия работы ФПС не отличается от работы обычных
фрикционных соединений. На второй и третьей стадиях работы несущая
способность соединения поменяется вследствие изменения натяжения
болта. В свою очередь натяжение болта определяется его деформацией
(на второй стадии деформирования нахлесточных соединений) и
износом трущихся поверхностей листов пакета при их взаимном
смещении.
При
этом
для
теоретического
описания
диаграммы
деформирования воспользуемся классической теорией износа [5, 14,
23], согласно которой скорость износа V пропорциональна силе
нормального давления (натяжения болта) N:
(3.1)
V K N,
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
(3.2)
N N0 a N1 N2
здесь
a
EF
l
N0 -
начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
, где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
N1 k f ( s ) -
увеличение
натяжения
болта
вследствие
его
деформации;
N2 ( s ) - падение натяжения болта вследствие его пластических
деформаций;
s - величина подвижки в соединении, - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки N1 N 2 0 .
203

204.

Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V
можно представить в виде:
V
d d ds
V ср ,
dt
ds dt
(3.3)
где V ср — средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
k a k N0 к f ( s ) ( s ) ,
(3.4)
где k K / Vср .
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
k N0 a
1
1 e
kas
k e ka( s z ) k f ( z ) ( z ) dz ,
s
0
или
k N0 a
1
e
kas
s
k k f ( z ) ( z ) e kazdz N0 a 1 .
0
(3.5)
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно
упрощается, так как в этом случае N 1 N 2 0 , и обращаются в 0
функции
f(z)
использование
и
( z ) ,
входящие
интеграла.
(3.5)
в
(3.5).
позволяет
С
учетом
получить
сказанного
следующую
формулу для определения величины износа :
1 e kas k N0 a 1
(3.6)
Падение натяжения N при этом составит:
204

205.

N 1 e kas k N0 ,
(3.7)
а несущая способность соединений
определяется по формуле:
T T0 f N T0 f 1 e kas k N 0 a 1
T0 1 1 e kas k a 1 .
(3.8)
Как
Рис.3.2.Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта 24
мм при коэффициенте износа k=5 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм; - l=50 мм;
- l=60 мм; - l=70 мм; - l=40 мм
видно
из
полученной
формулы относительная несущая
способность соединения КТ =Т/Т0
определяется
всего
параметрами
-
двумя
коэффициентом
износа k и жесткостью болта на растяжение а. Эти параметры могут
быть заданы с достаточной точностью и необходимые для этого данные
имеются в справочной литературе.
На рис. 3.2 приведены зависимости КТ(s) для болта диаметром 24 мм
и коэффициента износа
k~5×10-8 H-1 при различных значениях
толщины пакета l, определяющей жесткость болта а. При этом для
наглядности несущая способность соединения Т отнесена к своему
начальному значению T0, т.е. графические зависимости представлены в
безразмерной форме. Как видно из рисунка, с ростом толщины пакета
падает
влияние
несущую
износа
способность
листов
на
соединений.
В
целом падение несущей способности
соединений весьма существенно и при
реальных
2 3см
Рис.3.3. Падение несущей способности ФПС в
зависимости от величины подвижки для болта
24 мм при коэффициенте износа k=3 10-8Н-1 для
различной толщины листов пакета l
- l=20 мм; - l=30 мм; - l=40 мм;
- l=50 мм; - l=60 мм; - l=70 мм; - l=80 мм
составляет
соединений
205
величинах
подвижки
s
для
стыковых
80-94%.
Весьма

206.

существенно на характер падений несущей способности соединения
сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости
несущей способности соединения от величины подвижки s при k~3×108
H-1.
Исследования показывают, что при k > 2 10-7 Н-1 падение несущей
способности соединения превосходит 50%. Такое падение натяжения
должно
приводить
к
существенному
росту
взаимных
смещений
соединяемых деталей и это обстоятельство должно учитываться в
инженерных расчетах. Вместе с тем рассматриваемый эффект будет
приводить к снижению нагрузки, передаваемой соединением. Это
позволяет при использовании ФПС в качестве сейсмоизолирующего
элемента конструкции рассчитывать усилия в ней, моделируя ФПС
демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом
функций f(s) и >(s).Функция f(s) зависит от удлинения болта
вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси
аппроксимацию в виде:
u( x ) s sin
x
2l
(3.9)
,
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки
(рис. 3.3), то длина искривленной оси стержня составит:
1
L
2
1
1
2
1
2
2
du
1 dx
dx
1
s 2 2
1
2
2
cos
8l 2 1
2
x
2l
1 s
2
4l
2
dx 1
cos
2l
1
dx
2 2
1 s cos x dx
8l 2
2l
1
2
2
s 2 2
.
8l
206

207.

Удлинение болта при этом определится по формуле:
l L l
s 2 2
.
8l
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется
коэффициентом
k,
который
может
быть
определен
из
экспериментальных данных, получим следующее представление для
f(s):
2
f(s) s
l
.
Для дальнейшего необходимо учесть, что деформирование тела
болта будет иметь место лишь до момента срыва его головки, т.е. при s
< s0. Для записи этого факта воспользуемся единичной функцией
Хевисайда :
f(s)
s2
( s s0 ).
l
(3.11)
Перейдем теперь к заданию функции (s). При этом необходимо
учесть следующие ее свойства:
1. пластика проявляется лишь при превышении подвижкой s
некоторой величины Sпл, т.е. при Sпл<s<S0.
2. предельное натяжение стержня не превосходит усилия Nт, при
котором напряжения в стержне достигнут предела текучести, т.е.:
lim ( N0 кf ( s ) ( s )) 0 .
(3.12)
s
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:
( s ) N пл ( NТ N пл ) ( 1 e q( s S пл ) ) 1 ( s s0 ) ( s S пл).
(3.13)
Подстановка выражений (3.11, 3.12) в интеграл (3.5) приводит к
следующим зависимостям износа листов пакета от перемещения s:
при s<Sпл
207

208.

s
N0
k
2
2
( 1 e k1as ) s 2
s
1 e k1as
2
a
al
k1a
k1a
,
(3.14)
при Sпл< s<S0
( s ) I ( Sпл ) k1(
),
NT
N N пл
1 ek1a( S пл s ) T
k1a
k1 a
(3.15)
e ( S пл s ) ek1a( S пл s )
при s<S0
( s ) II ( S0 )
N ( S0 )
( 1 e k 2 a( s S0 ) ).
a
Несущая
способность
(3.16)
соединения
определяется
при
этом
выражением:
(3.17)
T T0 fv a .
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от
скорости подвижки v. Ниже мы используем наиболее распространенную
зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в виде:
f
f0
,
1 kvV
(3.18)
где kv — постоянный коэффициент.
Предложенная
зависимость
содержит
9
неопределенных
параметров:
k1, k2, kv, S0, Sпл, q, f0, N0, и k0. Эти параметры должны определяться
из данных эксперимента.
В отличие от стыковых соединений в формуле (3.17) введено два
коэффициента износа - на втором участке диаграммы деформирования
износ определяется трением между листами пакета и характеризуется
коэффициентом износа k1, на третьем участке износ определяется
трением между шайбой болта и наружным листом пакета; для его
описания введен коэффициент износа k2.
208

209.

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
209

210.

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
210
соединений натягивались по этому же пульту в соответствии с тарировочными
зависимостями ручным ключом на заданное усилие натяжения N0.
4.

211.

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
211

212.

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;
212

213.

• 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
с. 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
213

214.

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
214

215.

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
215

216.

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
216

217.

Значения параметров
Параметры
математическо среднеквадратичн
соединени
е
ое
6я
1
ожидание
отклонение
k1 10 , КН9.25
2.76
6
1
k2 10 , кН21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
-1
q, мм
0.00019
0.00022
f0
0.329
0.036
Nо,кН
165.6
87.7
165.6
88.38
5. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММЫ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МНОГОБОЛТОВЫХ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ФПС)
5.1. Общие положения методики расчета
многоболтовых ФПС
Имеющиеся теоретические и экспериментальные исследования
одноболтовых ФПС позволяют перейти к анализу многоболтовых
соединений. Для упрощения задачи примем широко используемое в
исследованиях фрикционных болтовых соединений предположение о
том, что болты в соединении работают независимо. В этом случае
математическое ожидание несущей способности T и дисперсию DT (или
среднеквадратическое отклонение T ) можно записать в виде:
T( s )
T ( s , 1 , 2 ,... k ) p1( 1 ) p2 ( 2 )...pk ( k )d 1d 2 ...d k
217
(5.1)

218.

DT
(T T )
2
p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
... T 2 p1 p2 ... pk d 1d 2 ...d k
(5.2)
T
2
T DT
(5.3)
В приведенных формулах:
T ( s , 1 , 2 ,... k ) - найденная выше зависимость несущей способности T
от подвижки s и параметров соединения i; в нашем случае в качестве
параметров выступают коэффициент износа k, смещение при срыве
соединения S0 и др.
pi(ai) — функция плотности распределения i-го параметра; по
имеющимся данным нам известны лишь среднее значение i
и их
стандарт (дисперсия).
Для дальнейших исследований приняты два возможных закона
распределения параметров ФПС: равномерное в некотором возможном
диапазоне изменения параметров min i max и нормальное. Если
учесть,
что
в
предыдущих
исследованиях
математических ожиданий i и стандарта
i ,
получены
то соответствующие
функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
pi
1
при 3 3
2 i 3
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
pi
1
i 2
2
i ai
e
2 i 2
(5.5)
.
218
величины

219.

Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и (s) при
двух законах распределения сопоставляются между собой, а также с
данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых
многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
сначала
рассматривается более простое соединение встык. Такое соединение
характеризуется
всего
двумя
параметрами
-
начальной
несущей
способностью Т0 и коэффициентом износа k. При этом несущая
способность одноболтового соединения описывается уравнением:
T=Toe-kas .
(5.6)
В случае равномерного распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов составит:
k T 3
dk
dT
kas
T
e
2
3
2
3
k
T
3
k T 3
T0 T 3
T n
T0 T
nT0 e kas
sh( sa k 3 )
sa k
(5.7)
.
При нормальном законе распределения математическое ожидание
несущей способности соединения из п болтов определится следующим
образом:
T n
kas
Te
1
T 2
e
( T T ) 2
2 T 2
1
k 2
( k k )2
e
2 k 2
dkdT
( k k )2
( T T ) 2
2
2
1
1
2 k
2 T
kas
n
Te
dT
e
e
dk
.
T 2
k 2
219

220.

Если
учесть,
что
математическим
для
любой
ожиданием
случайной
функцией
x
величины
распределения
x
с
р(х}
выполняется соотношение:
x
x p( x ) dx ,
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей
способности
соединения
Т
равна
математическому
ожиданию
начальной несущей способности Т0. При этом:
T nT0
kas
1
k 2
( k k )2
2 k 2
e
dk .
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный
квадрат, получим:
T nT0
nT0
1
k 2
1
k 2
k k as k2 2 as k as k2
2
dk
2
as 2
k k as k2
k
as k
2
2 k2
e
e
dk .
Подынтегральный
множителя
2 k2
e
1
k 2
член
в
полученном
выражении
с
учетом
представляет не что иное, как функцию плотности
нормального распределения с математическим ожиданием k as k2 и
среднеквадратичным отклонением k . По этой причине интеграл в
полученном выражении тождественно равен 1
и выражение для
несущей способности соединения принимает окончательный вид:
T nT0 e
ask
a 2 s 2 k2
2
.
(5.8)
220

221.

Соответствующие принятым законам распределения дисперсии
составляют:
для равномерного закона распределения
2
2
D nT0 e 2 ask 1 T F ( 2 x ) F ( x )2 ,
2
T0
где F ( x )
(5.9)
shx
; x sa k 3
x
для нормального закона распределения
2
2
2 1
D n T0 T2 1 ( A1 ) e A1 T0 e A 1 ( A ) ,
2
(5.10)
где A1 2 as( k2 as k ).
Представляет
интерес
сопоставить
полученные
зависимости
с
аналогичными зависимостями, выведенными выше для одноболтовых
соединений.
Рассмотрим,
прежде
всего,
характер
изменения
несущей
способности ФПС по мере увеличения подвижки s и коэффициента
износа
k
для
случая
использования
равномерного
закона
распределения в соответствии с формулой (5.4). Для этого введем по
аналогии с (5.4) безразмерные характеристики изменения несущей
способности:
относительное падение несущей способности
sh( x )
kas
T
x
1
e
nT0
коэффициент
(5.11)
.
перехода
от
одноболтового
к
многоболтовому
соединению
1
T
nT0 e
kas
sh( x )
.
x
(5.12)
221

222.

Наконец
для
относительной
величины
среднеквадратичного
отклонения с с использованием формулы (5.9) нетрудно получить
1
nT0 e kas
2
1
T2 sh2 x shx
1
.
2 2 x
n
x
T
0
(5.13)
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального
распределения:
2
1 A
e 1 ( A ) ,
2
(5.14)
2 2
k s
1 2 kas
2 e
1 ( A )
2
2
T2
1
1
2
n
T0
,
(5.15)
2
1 ( A ) e A1 1 e A 1 ( A ) ,
1
2
(5.16)
где
2s2
A k 2 s ka ,
2
A1 2 As ( k2 sa k ) ,
( A )
2
A
2
z
e dz .
0
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости i и i от величины
подвижки s. Кривые построены при тех же значениях переменных, что
использовались нами ранее при построении зависимости T/T0 для
одноболтового соединения. Как видно из рисунков, зависимости i ( k , s )
аналогичны зависимостям, полученным для одноболтовых соединений,
но характеризуются большей плавностью, что должно благоприятно
сказываться на работе соединения и конструкции в целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода
i ( k , a , s ) . По своему смыслу математическое ожидание несущей способности многоболтового
соединения T получается из несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на ,
т.е.:
222

223.

T T1
(5.17)
Согласно (5.12) lim x 1 . В частности, 1 при неограниченном увеличении
математического ожидания коэффициента износа k или смещения s. Более того, при выполнении
условия
k k 3
(5.18)
будет иметь место неограниченный рост несущей способности ФПС с увеличением подвижки s,
что противоречит смыслу задачи.
Полученный результат ограничивает возможность применения равномерного распределения
условием (5.18).
Что касается нормального распределения, то возможность его применения определяется
пределом:
lim 2
s
1
lim e ( kas A ) 1 ( A ) .
2 s
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:
1
lim 1 x lim
e
x
x
2
x2
2
1
.
x
223

224.

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
224

225.

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;
225

226.

1
а)
S, мм
Коэффициент перехода 2
б)
Подвижка S, мм
226

227.

Рис.5.2. Графики зависимости коэффициента перехода от одноболтового к многоболтовому ФПС от
величины подвижки в соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм; - l=80мм
С учетом сказанного получим:
1
1
lim 2 lim e kas A
e
s
s 2
2
A2
2
1
0.
A
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при
любых соотношениях k и k.
Результаты обработки экспериментальных исследований, выполненные ранее, показывают, что
разброс значений несущей способности ФПС для случая обработки поверхностей соединяемых листов
путем нанесения грунтовки ВЖС достаточно велик и достигает 50%. Однако даже в этом случае
применение ФПС вполне приемлемо, если перейти от одноболтовых к многоболтовым соединениям.
Как следует из полученных формул (5.13, 5.16), для среднеквадратичного отклонения 1 последнее
убывает пропорционально корню из числа болтов.
На рисунке 5.3 приведена зависимость
относительной величины среднеквадратичного отклонения 1 от безразмерного параметра х для
безразмерной подвижки 2-х, 4-х, 9-ти и 16-ти болтового соединений. Значения T и T0 приняты в
соответствии с данными выполненных экспериментальных исследований. Как видно из графика, уже
для 9-ти болтового соединения разброс значений несущей способности Т не превосходит 25%, что
следует считать вполне приемлемым.
227

228.

Рис.5.3. Зависимость относительного разброса несущей
способности ФПС от величины подвижки при различном
числе болтов n
5.3. Построение уравнений деформирования
нахлесточных многоболтовых соединений
Распространение использованного выше подхода на расчет нахлесточных соединений достаточно
громоздко из-за большого количества случайных параметров, определяющих работу соединения.
Однако с практической точки зрения представляется важным учесть лишь максимальную силу трения
Тmax, смещение при срыве соединения S0 и коэффициент износа k. При этом диаграмма
деформирования соединения между точками (0,Т0) и (S0, Tmax) аппроксимируется линейной
зависимостью. Для учета излома графика T(S) в точке S0 введена функция :
1 при 0 S S 0
0 при S S 0
S , S 0
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
228

229.

T ( S ) T1( S , S0 ,T0 ,Tmax ) ( S , S0 ) T2 ( S ,Tmax ,k , S0 ) 1 ( S , S0 ) ,
где T1( S ) T0 ( Tmax T0 )
S
,
S0
(5.21)
T2 ( S ) Tmax e ka( S S0 ) .
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов
определяется следующим интегралом:
T n
T
( S ) p( k ) p( S0 ) p( Tmax ) dk dS0 dT0 dTmax n I 1 I 2
(5.22)
k S0 T0 Tmax
Обратимся сначала к вычислению первого интеграла. После подстановки в (5.22) представления
для Т1 согласно (5.20) интеграл I1 может быть представлен в виде суммы трех интегралов:
s
T
(
T
T
)
0
max
0
s , S 0 p( S 0 ) p( T0 ) p( Tmax )
S T T
S
0
0 0 max
dS 0 dT0 dTmax I 1,1 I 1,2 I 1,3
I1
(5.23)
где
I1,1
T0 p( T0 ) ( s ,S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax )dTmax dS0 dT0
S0 T0 Tmax
T0 p( T0 )dT0 s , S0 p( S0 )dS0 Tmax p( Tmax )dTmax
T0
S0
Tmax
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
p( x )dx 1
и
xp( x )dx x ,
то получим
I 1,1 T ( s , S0 )p( S0 ) dS0 .
S0
Аналогично
229

230.

I1,2
Tmax
S0 T0 Tmax
T max
( s , S0 )
S0
S0
I1,3
T0
S0 T0 Tmax
T0
( s , S0 )
S0
S0
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
s
( s , S0 )p( S0 ) p( T0 ) p( Tmax ) dS0 dT0 dTmax
S0
p( S0 ) dS0 .
Если ввести функции
1 ( s ) ( s , S 0 ) p( S 0 ) dS0
(5.24)
и
1( s )
( s , S0 )
S0
p( S 0 ) dS0 ,
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
I 1 T 1( s ) ( T max T 0 )s 2 ( s ).
(5.26)
Если учесть, что на первом участке s < S0, то с учетом (5.20) формулы (5.24) и (5.25) упростятся и
примут вид:
1( s ) p( S0 )dS0
(5.27)
s
2( s )
s
p( S0 )
dS0 .
S0
(5.28)
Для нормального распределения p(S0) функция
функция записывается в виде:
230
1 1 erf ( s ) , а

231.

( S0 S 0 )2
2
s
e
2 s2
(5.29)
dS0 .
S0
Для равномерного распределения функции 1 и 2 могут быть
представлены аналитически:
1 при s S 0 s 3
1 S0 s 3 s при S 0 s 3 s S 0 s 3
0 при s S 0 s 3 .
(5.30)
S0 s 3
1
ln
при s S 0 s 3
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
1
2
ln
при S 0 s 3 s S 0 s 3
s
2 s 3
0 при s S 0 s 3
(5.31)
Аналитическое представление для интеграла (5.23) весьма сложно.
Для
большинства
видов
распределений
его
целесообразно
табулировать; для равномерного распределения интегралы I1 и I2
представляются в замкнутой форме:
S0 s 3
S
ln
при S S 0 s 3
T 0 ( T max T 0 )
2 s 3 S 0 s 3
S0 s 3
S0 s 3
1
( T max T 0 )S ln
I1
T 0 S 0 s 3 S ln
(5.32)
s
s
2 s 3
при S 0 s 3 S S 0 s 3
0 при S S 0 3
s
0 при S S 0 s 3
I2 T m
F( S ) F( s 3 )
2 s 3
при
(5.33)
S S0 s 3,
причем F ( x ) Ei ax( k k 3 ) Ei ax( k k 3 ) . В формулах (5.32, 5.33) Ei интегральная показательная функция.
231

232.

Полученные
экспериментальных
формулы
подтверждены
исследований
многоболтовых
результатами
соединений
и
рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких
конструкций с ФПС.
232

233.

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.
233
6.

234.

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
234

235.

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
235

236.

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
236

237.

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.
237
края
овального

238.

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.
238

239.

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.
239

240.

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.
240
или
в
нанесение

241.

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.
241

242.

Результаты проверки качества защитного покрытия заносятся в
Журнал контроля качества подготовки контактных поверхностей
ФПС.
6.4.1 Основные требования по технике безопасности
при работе
с грунтовкой ВЖС 83-02-87
Для обеспечения условий труда необходимо соблюдать:
"Санитарные правила при окрасочных работах с применением
ручных распылителей" (Министерство здравоохранения СССР, №
991-72)
"Инструкцию
оборудования
по
санитарному
производственных
содержанию
предприятий"
помещений
и
(Министерство
здравоохранения СССР, 1967 г.).
При
пневматическом
увеличения
методе
туманообразования
распыления,
во
и
лакокрасочного
расхода
избежание
материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску
следует производить в респираторе и защитных очках. Во время
окрашивания
в
располагаться
таким
материала
имела
закрытых
помещениях
образом,
направление
чтобы
струя
маляр
должен
лакокрасочного
преимущественно
в
сторону
воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на
открытых площадках маляр должен расположить окрашиваемые
изделия так, чтобы ветер не относил распыляемый материал в его
сторону и в сторону работающих вблизи людей.
242

243.

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.
243

244.

6.4.2 Транспортировка и хранение элементов и
деталей, законсервированных грунтовкой
ВЖС 83-02-87
Укладывать, хранить и транспортировать законсервированные
элементы и детали нужно так, чтобы исключить возможность
механического повреждения и загрязнения законсервированных
поверхностей.
Собирать можно только те элементы и детали, у которых
защитное покрытие контактных поверхностей полностью высохло.
Высохшее
защитное
должно иметь
покрытие
загрязнений,
контактных
поверхностей
не
масляных пятен и механических
повреждений.
При
наличии
поверхности
загрязнений
должны
и
быть
масляных
обезжирены.
пятен
контактные
Обезжиривание
контактных поверхностей, законсервированных ВЖС 83-02-87,
можно производить водным раствором жидкого калиевого стекла с
последующей
промывкой
водой
и
просушиванием.
Места
механических повреждений после обезжиривания должны быть
подконсервированы.
6.5. Подготовка и нанесение антифрикционного
покрытия на опорные поверхности шайб
Производится очистка только одной опорной поверхности шайб
в дробеструйной камере каленой дробью крупностью не более 0,1
мм. На отдробеструенную поверхность шайб методом плазменного
напыления наносится подложка из интерметаллида ПН851015
244

245.

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
245

246.

болта находящегося в центре тяжести поля установки болтов, и
продолжать установку от центра к границам поля установки
болтов;
после
проверки
плотности
стягивания
ФПС
производят
герметизацию ФПС;
болты
затягиваются
до
нормативных
динамометрическим ключом.
246
усилий
натяжения

247.

247

248.

248

249.

249

250.

250

251.

251

252.

252

253.

253

254.

254

255.

255

256.

Зам. редактора газеты «Земля РОССИИ» Быченок Владимир Сергеевич (09.05 1992),
позывной «ВДВ», спецподразделение «ГРОМ», бригада "Оплот" г. Дебальцево, ДНР,
Донецкая область. [email protected]
256

257.

Военкор редакции газеты «Земля РОССИИ» Данилик Павл Викторович,
позывной "Ден" , 2 батальон 5 бригады "Оплот" ДНР.(участнику боя при обороне
Логвиново, запирая Дебальцевский котел, д.р 6.02.1983) [email protected]
Более подробно об изобретениях военного инженера -строителя Быченок
Владимир Сергеевич (ДНР), организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН:
2014000780 ОГРН: 1022000000824 Способ обрушения здания, сооружения
направленным взрывом и устройство для его реализации в среде
вычислительного комплекса SCAD Office, ANSIS
См ссылку ан английском языке USA «Как разрушаются строительные
сооружения, при взрыве. США» https://disk.yandex.ru/i/NhiN5Qh_EsEoDw
https://ppt-online.org/925603 https://disk.yandex.ru/i/yhG-xU3Hd__z0w
https://ppt-online.org/925686
https://ru.scribd.com/document/511135837/Afganistan-Irak-Kak-RabotayutStroitelnie-Rjycnherwbb-Pri-Vzrive-Zdaniy-USA-Angliyskiy-Yzik-12-Str
https://ru.scribd.com/document/511136038/SEISMOFOND-IspolzovanieUdarnogo-Razrusheniya-Pri-Snose-Stroitelnix-Konstruktsiy-12-Str
https://disk.yandex.ru/i/CkQLomhkjA5czA https://ppt-online.org/925694
https://ru.scribd.com/document/511137568/Izobretenie-Patent-2010136746Kovalenko-Sesimofond-INN-2014000780-Sposob-Zashiti-Zdaniy
СПОСОБ ОБРУШЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
РЕАЛИЗАЦИИ № 2 107 889,
СПОСОБ ОБРУШЕНИЯ ЗДАНИЯ ВЗРЫВОМ № 2 374 605
Патент 154506 «Панель противовзрывна», патент № 165076 «Опора
сейсмостойкая», № 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений при
взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых
соединений, использующие систему демпфирования, фрикционности и
сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии»,
изобретения проф дтн ПГУПС Уздина А.М №№ 1143895, 1168755, 1174616.
257

258.

Землетрясение в Японии Фукусимо спровоцировано искусственным путём,
авария на АЭС "Фукусима-1" инсценирована , замаскирована для того,
чтобы скрыть USA США неудачное испытание ядерного оружия на дне
океана у Японский островов
Смотри изобретения: СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ СМЕЩЕНИЙ ВО
ФРАГМЕНТАХ СЕЙСМОАКТИВНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ № 2273035
https://akademiagp.ru/publications/library/fukusima/
https://regnum.ru/news/polit/1388551.html
https://raspp.ru/business_news/zemletryasenie_v_yaponii_sprovocirovano_isk
usstvennym_putem/
Ограничение гололедообразования и устройство для предотвращения образования
наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по
слому и удалению сосулек, путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
https://disk.yandex.ru/d/SIPviycF2oIAPw
https://ppt-online.org/960308
Авторы: СПб ГАСУ Аубакирова И. У, Мажиев Х. Н, Тихонов Ю М , инж.-механик
Андреева Е И [email protected] (999) 535-47-29, (921) 962-67-78
Restriction of ice formation and a device for preventing the formation of ice and icicles on
pitched roofs using a damping steel cable using an anti-icing pendulum dance extinguisher of
the OGK and KPP-2 type,-13 LLC TPK LLC TPK Energomash (Ukraine, RF patent No.
2387063) , for the scrapping and removal of icicles by providing multi-stage damping of the
dance extinguisher or using damping shear cable loops fixed on steel cable, mainly for pulsed
multi-stage wind loads, according to invention No. 154506 "Anti-explosion panel"№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по
аккредитации (аттестат № RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015), Организация
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824
258

259.

На фотографии изобретатель РСФСР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию фрикционно -демпфирующих связей
(компенсаторов) для применения ограничителей гололедообразования для скатных
крыш , с зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии снеговой
(ледяной) нагрузки , согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» для
увеличения демпфирующей способности антиоблединительного троса , при импульсных
растягивающих нагрузках, для обеспечения многокаскадного демпфирования , для
улучшения демпфирующих свойств фрикционно- демпфирующего компенсатора ,
согласно изобретениям проф ПГУПС дтн проф Уздина А М №№ 1168755, 1174616,
1143895 и внедренные в США для ограничения гололедообразования на скатных крышах
в Канаде, США
Аннотация — в современных условиях для защиты скатных крыш от
гололедообразования, используется целый ряд различных методов и реализующих их
устройств, выполняющих защиту скатных крыш, от гололедообразования. В настоящее
время актуальна разработка универсального средства защиты от гололедообразования
, от климатических воздействий с применением опыта разработки наиболее
эффективных защитных устройств. Разработано универсальное устройство,
способное защищать от гололедообразования ,всех перечисленных негативных
воздействий. В работе описана математическая модель работы устройства,
проведены испытания устройства в лабораторных условиях, приведена методика
расчѐта схем защиты скатных крыш с использованием маятникового гасителя пляски
,типа ОГК% и КПП-2Ю4-13 ООО ПТК Энергомаш Украина –ограничитель
гололедообразования на скатных крышах.
Предлагаемая устройство относится к инженерному оборудованию зданий, а
точнее к оборудованию скатных крыш или нижних частей балконов, веранд или др.
выступов зданий для удаления сосулек, особенно вблизи замѐрзших водостоков,
представляющих угрозу для пешеходов, обрушением этих сосулек с крыши или балкона.
Радикальным способом борьбы с замерзанием водостоков и последующим созданием
наледей и сосулек является система электрического подогрева поверхности наружного
водостока с помощью [реющего электрического кабеля (патент России № 2158809, кл.
E04D 13/064, 2000 г.].
Однако, данная система потребляет значительное количество электроэнергии в зимний
период времени как на обогрев воронкики и водосточной трубы по всей еѐ высоте.
Уменьшает образование наледей и последующих сосулек тщательное изолирование
крыши от тепла чердака, что также требует больших вложений средств, однако в
периоды оттепели снег на крыше всѐ равно тает, теперь уже от наружной
температуры с образованием тех же наледей и сосулек и для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
259

260.

демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках
Поэтому остаѐтся актуальным поиск методов удаления сосулек и устройство
антиобледенительных устройство по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования с помощью демпфирующих петель закрепленных на
стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных нагрузках, с
использованием о изобретений № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895,
1168755, 1174616, 2010136746, 165076 , для создания импульсных нагрузок
Антиобледенительное устройство по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования с помощью демпфирующих петель закрепленных на
стальном тросе для скатных крыш зданий , преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках , для ограничения гололедообразования с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Устройство по слому и удалению сосулек происходит , путем обеспечения
многокаскадного демпфирования с помощью демпфирующих петель закрепленных на
стальном тросе для скатных крыш , преимущественно при импульсных
многокаскадных нагрузках резонаторы - ограничители гололедообразования с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
За прототип берѐм устройство по удалению сосулек с крыши здания с помощью,
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО
ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению
сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с
помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
260

261.

Задача заявляемою устройства состоит в упрощении и удешевлении конструкции при
еѐ большем универсализме применительно к разным элементам здания, например с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина,
патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Рис. I. Схема устройства для удаления сосулек, с помощью демпфирующего стального
троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа
ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
Устройство иллюстрируется на примере здания с двухскат ной крышей на
фронтальных стенах, которого крепятся с двух сторон здания краевые пластинчатые
держатели на уровне карнизов крыши с профильными протяженными отверстиями,
с помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Часть троса в пределах карниза соединяется с вне- карнизной частью с помощью
связующего узла .
Эффект легкого подрезания сосулек достигается, если сосульки не толще 1 - 3 см, а
такая толщина может создаться за один - два дня оттепели, например. Специальных
расчѐтов прочности троса не проводим, т.к. он выдерживают нагрузки в сотни кГ. И
здесь главное - не упустить время для слома сосулек, иначе разрушение сосулек по всей
крыше может быть затруднено и способ перестаѐт работать.
Отдельно для водостока возможно построение тросовой системы вокруг во- лостока
со спуском шнура у водостока.
261

262.

Рис. 2. Конструкция и способ крепления, с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по
слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Рис. 3. Насадки к воронке
Предлагаемое устройство для удаления сосулек пригодно не только для крыш, но
для балконов, веранд и др. выступов дома.
В этом случае профильные держатели крепятся к боковым сторонам нижней плиты
балкона с двух его сторон, а два конца троса от пластинчатых держателей рабочего
троса, соединяются в узловой элемент, движение которого через блок управляется
круговым тросом, выведенным в форточку и перемещать трос, ломая сосульки.
Рис. 4. Ограничение гололедообразования с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и
КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по
слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№
1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Предлагаемое устройство относится к инженерному оборудованию зданий, а
точнее к оборудованию скатных крыш для удаления сосулек, представляющих угрозу для
пешеходов, обрушением этих сосулек с карниза крыши.
Вызывает вопрос изготовления конструкции на крупных зданиях, которых немало в С.Петербурге, с необходимостью создания и монтажа крупногабаритного режущего
элемента, с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО
ТПК ООО ТПК Энергомаш (Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению
сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с
помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
согласно изобретения № 154506 «Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755,
1174616, 2010136746, 165076
.
262

263.

Задача состоит в упрощении и удешевлении конструкции при еѐ большем
универсализме применительно к разным элементам здания.
Поставленная задача решается за счѐт того, что в качестве ломающего элемента
используется единая ячеистая протяж ѐнная структура, выполненная из гибкого
материала во всю длину карниза, а по ширине эта структура с одной стороны крепится
к кромке крыши, выступая за эту кромку с помощью крепѐжных держателей, а с другой
стороны крепится дискретно с интервалами, превышающими шаг ячеек к тросу,
являющимся тягой для ломающего ячеистого элемента и закреплѐнного под карнизом
посредством крепѐжных держателей, при этом трос может смещать всю ячеистую
структуру и ломать вросшие в него сосульки.
Устройство представляет собой ограничитель гололедообразования с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски типа ОГК и КПП-2,-13 ООО ТПК ООО ТПК Энергомаш
(Украина, патент РФ № 2387063) , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, согласно изобретения № 154506
«Панель противовзрывная»№№ 1143895, 1168755, 1174616, 2010136746, 165076
Цепочка может охватывать не один скат крыши, а даже два или три при
соответствующем видоизменении конструкции на углах.
Наконец, на рисунках , показаны два направления демпфирующего троса вниз к
земле, и вверх, которые показывают возможности управления тянущим тросом с земли
или с крыши.
Сосульки с карниза удаляются натяжением и движением троса или цепочки , которая
сдвигает ячеистую структуру и ломает вросшие в сетку или цепочку сосульки
При необходимости трос может натягиваться неоднократным натяжением и
отпуском, что позволяет удалить возможное обледенение троса и всей структуры
карниза, крыши.
Ключевые слова — воздушные линии; вибрация; пляска; гололѐдообразование; защита
скатных крыш; экономическая эффективность ограничителей гололедообразования
Скатные крыши , нередко подвержены ветровым воздействиям, в результате
которых образуется гололедообразование.
Указанные явления в значительной степени снижают срок службы скатных кровель .
263

264.

Для ограничения гололедообразования на скатных крышах, для защиты от негативных
воздействий применяется арсенал различных средств, каждое из которых, как правило,
призвано защищать только от одного из описанных явлений, например . ограничение
гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
Опыт эксплуатации скатных крыш убедительно показывает, что данное
обстоятельство значительно усложняет защиту кровли от ограничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках.
A. Состояние вопроса
Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ имеет двадцатипятилетний опыт по
разработке расчетных методик, созданию современных высокоэффективных
конструкций для защиты скатных крыш от гололедообразования
Рис. 1. Демпфирующая петля , гаситель вибрации многочастотный виброизоляторов
для ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Рис. 2. Гаситель пляски и ограничитель гололѐдообразования –виброизолятор и
демпфирующая тросовая петля для ограничение гололедообразования на скатных
крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
С учетом сказанного становится актуальной задача по разработке относительно
недорогого устройства, совмещающего в себе функционал сразу нескольких защитных
методов от гололедообразования .
264

265.

Имеется конструкция демпфирующего гасителя, с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
На основании поставленной задачи разработан универсальный гаситель ветровых
колебаний – виброизолятор организации «Сейсмофонд» который заменяет собой сразу
все три устройства для защиты скатных крыш , а именно: с помощью гасителя
вибрации, гасителя пляски и ограничителя гололѐдообразования на скатных крышах.
Внешний вид виброизоляторв с демпфирующей петлей представлен на Рис. 3, для
ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Конструкция состоит из силовой пряди 1, выполненной из нескольких спиральных
элементов, соединенных между собой с помощью клеевой композиции. Согнутая в
нескольких местах прядь образует плоскую разомкнутую рамку в форме меандра.
Средней частью силовая прядь навита на демпферном тросе 2 с грузами 3 и 4 (Рис. 3).
Верхними изогнутыми концами прядь крепится на проводе, грозотросе или самонесущем
оптическом кабеле.
В результате получается замкнутая жесткая конструкция.
Спирали силовой пряди изготовлены из стальной проволоки с защитным
антикоррозионным покрытием. Демпферный трос вместе с грузами, по сути, образует
встроенный гаситель вибрации. Плечи и грузы такого гасителя могут быть как
одинаковыми (длина, масса), так и различными.
В случае значительной разницы между наружными диаметрами защищемого провода и
демпферного троса 2 на последний навивается протектор из стальных спиралей в виде
выравнивающего повива 5.
Длина гасителя в зависимости от назначения может варьироваться от 0,4 м до 0,8 м,
а масса - 2,0...8,0 кг. Виброизолятор выпускаются для всех известных типов проводов,
грозотросов и оптических кабелей с диапазоном диаметров 8-37,5 мм.
265

266.

III. ГАШЕНИЕ ВИБРАЦИИ для гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
Одним из назначений виброизоляторов, является гашение вибрации. Эту функцию
выполняет встроенный гаситель вибрации, представляющий собой демпферный трос с
закреплѐнными по концам грузами (см. рис.5) и ограничение гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
Как известно, вибрация проводов возникает при скоростях ветра от 1 до 7 м/с представляет собой колебания с относительно малой амплитудой, не превышающей
диаметра провода и высокой частотой (3-150 Гц).
При длительном воздействии она часто приводит к усталостным разрушениям
элементов виброизоляции .
A. Динамическая модель виброизолятора и демпфирующей петли
Для расчѐта оптимальной конструкции виброизолятора в работе использовалась
математическая динамическая модель гасителя. В еѐ основу положены исходные
положения указанные ниже (Рис. 4).
• Демпферный трос - упругая инерционная балка с различной изгибной жесткостью и
погонной массой, что позволяет учесть спирали рамки и возможное использование
протекторов;
• Диссипация в тросе учитывается на основе модели частотнонезависимого
трения
(метода комплексных жесткостей ).
• Грузы моделируются твердыми телами с заданными массами, моментами инерции и
расстояниями между центрами масс и точками соединения с тросом.
• Рамка характеризуется жесткостью вертикальных сторон на растяжение.
Диссипация энергии гасителем, согласно принятой модели, происходит в результате
работы изгибающего момента на изменениях кривизны троса, то есть силовым
фактором является момент, а обобщенной скоростью - скорость изменения кривизны.
В результате расчѐтов, мощность диссипации равна:
266

267.

Изгибная жесткость троса и спиралей крепления к проводу может быть выражена
через минимальную изгибную жесткость
Для конкретного примера расчета возьмем следующие параметры гасителя для
скатных крыш :
В результате расчета получена спектральная характеристика для гасителя, который
может быть использован для защиты проводов, диаметром свыше 20 мм, частотный
диапазон вибрации которых ограничен 3... 60 Гц (Рис. 5). Стоит иметь в виду, что
такая модель не учитывает дополнительное рассеяние, обусловленное участием в
процессе спиральной рамы гасителя.
B. Конструктивные особенности демпфирующей петли и виброизолторов для
ограничения гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
Конструкция гасителя вибрации имеет ряд принципиальных особенностей , которые
способностью разработки организации «Сейсмофонд» представлены изготовленного
демпферного гасителя Ограничение гололедообразования на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
В гасителе использован демпферный трос с высокой
к энергопоглощению собственной
Рис. 6. Демпфирующей петли гистерезиса демпферных тросов. По осям: Сила,
приложенная к концу троса, усл. ед., Амплитуда изгиба усл. ед.
Наличие удлиненного демпферного троса за счет его среднего участка добавляет
демпфирующие свойства гасителю. Способ защемления демпферного троса силовой
рамкой не препятствует относительным перемещениям проволочных спиралей в тросе,
что приводит к появлению дополнительных демпфирующих свойств - повышает
эффективность гасителя. Рамка выполнена из спиралей и колеблется в процессе
267

268.

передачи энергии от провода - является дополнительным элементом демпфирования
конструкции.
На рисунке 7 представлены спектральные характеристики двух гасителей, снятые с
помощью вибрационного стенда в испытательной лаборатории организации
«Сейсмофонд» при СПб ГАСУ для скатных крыш
Из демпфирующей петли и виброизоляторов (рис.7-10) для ограничения
гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса
с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках для
скатных крыш, следует, что гаситель имеет значительное количество резонансных
частот, равномерно распределенных в рабочем частотном диапазоне.
Оптимальная гамма собственных частот гасителя формируется за счет
распределения масс по длине грузов, соотношений масс грузов, длин рабочих элементов
демпферного троса и габаритов спиральной рамы, которые также способны влиять на
собственные моды гасителя.
Другим важным преимуществом данного гасителя по отношению к типовым
гасителям вибрации, использующих плашечное крепление, является сниженные
требования к месту установки гасителя. При правильной установке гасителя с
плашечным креплением существует необходимость выбирать точку крепления так,
чтобы не попасть в узел одной из колебательных мод пролета, так как в таком случае
гаситель не сможет эффективно рассеивать энергию колебаний пролета.
На Рис. 8 пунктиром показаны возможные варианты установки гасителя с плашечным
креплением, а красным кружком - моды, на которых гаситель неработоспособен для
скатных крыш.
В конструкции демпфирующего гасителя полностью отсутствуют резьбовые
крепления. Монтаж гасителя на провод производится вручную без применения гаечных
или иных ключей.
При монтаже не требуется высокой квалификации линейного персонала, качество
монтажа проверяется визуально, ввиду чего исключается возможность ошибки в
процессе установки.
Чтобы рекомендации по выбору конструктивных параметров виброизоляторов и
демпфирующей тросовой петли (массы груза и плеча) сделать по возможности
универсальными, целесообразно выразить конструктивные параметры провода,
влияющие на частоты колебаний, через какой-либо стандартизованный параметр.
268

269.

Анализ характеристик проводов, приведенных в ГОСТ 839-80 [6]. «Провода
неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия», показал,
что таким параметром может быть предельное разрывное усилие (R).
При гололедообразовании изменяется погонная масса провода и соответственно
тяжение. Оценим влияние гололеда на частоту вертикальных колебаний, исходя из
уравнения равновесия провода и соотношения упругости:
IV. ГАШЕНИЕ ПЛЯСКИ, на скатных крышах с помощью демпфирующего стального
троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по
слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования
гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель,
закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных
ветровых нагрузках,
Пляска проводов относится к низкочастотным колебаниям порядка 0,1-1 Гц с
амплитудой 0,1-1 от стрелы провисания провода, обусловлена взаимодействием
вертикальных и крутильных колебаний провода в результате ветрового воздействия при
скоростях 4-20 м/с.
При наличии гололѐдных отложений центр масс
сечения провода смещается, и при вертикальных колебаниях возникает сила инерции,
вектор которой смещен относительно оси провода. Эта сила создает крутящий
момент, поддерживающий крутильные колебания.
Вертикальные и крутильные колебания взаимно поддерживают друг друга и при
скорости ветра, превышающей некоторое критическое значение, могут развиться до
значительных амплитуд.
Одним из назначений ГВКУ является рассогласование частот вертикальных и
крутильных колебаний и исключение их близости при обледенении провода.
Пусть погонная масса провода изменилась на Am. Уравнения (8) перепишем
относительно приращений стрелы провисания, массы и тяжения:
Исключая с помощью второго равенства Af , найдем связь приращения массы с
приращением тяжения:
Второй сомножитель в правой части учитывает растяжимость провода, без которой
колебания провисающего провода по первому тону невозможны. Таким образом, провод
с гололедом имеет изменившиеся параметры:
Таким образом, при проектировании гасителя для исключения близости частот
крутильных и вертикальных колебаний необходимо выполнения условия присутствия
269

270.

демпфирования и виброизоляцию для скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках,
При установке гасителя в пролѐте необходимо понимать, что наиболее опасными
формами колебаний при пляске является одно-, двух- и трѐх-полуволновая пляска. Эти
формы наиболее опасны из-за значительных бросков тяжения провода, способных не
только повредить сам провод, но и линейную арматуру, для скатных крыш
В районах с отрицательной температурой остро стоит вопрос о гололѐдных
отложениях, образующихся на проводах для скатных крыш, что приводит к увеличению
погонной массы
пролета, вызывает существенное повышение нагрузки на демпфирующий трос
С отложением гололеда, меняется внешний диаметр провода, что в свою очередь
изменяет его амплитудно- частотные характеристики, на которые схема
виброзащиты не рассчитана.
Это приведет к интенсификации ветрового воздействия на провод и разрушению
элементов подвески, либо самого провода.
И, наконец, из-за образования гололеда повышается вероятность возникновения пляски.
Отмеченные обстоятельства вызывают необходимость ограничивать объемы
гололедных отложений на проводах.
Принцип действия виброизоляторов в качестве ограничителя гололедообразования
основан на фиксировании углового положения защищаемого провода за счет
увеличенного момента инерции провода в точках крепления гасителя.
Гололед, как правило, образуется с наветренной стороны
провода, затем за счет появившегося эксцентриситета провод проворачивается вокруг
своей оси, фактически подставляя гололеду другой бок. Таким образом, провод
равномерно покрывается гололедом, который прочно держится на проводе.
При использовании виброизоляторов в качестве защиты у провода ограничивается
возможность проворачиваться, провод стабилизируется и гололед намерзает лишь с
наветренной стороны. При таком намерзании погонная масса провода с гололедом
возрастает не так сильно, а кроме того в результате намерзания увеличивается
вероятность отрыва гололедных отложений от провода за счет силы тяжести и
эксцентриситета, создаваемого самим же односторонним гололедом.
270

271.

При появлении наледи с наветренной стороны возникает вращательная
неуравновешенность провода и закручивание на угол Наличие гасителя создает
стабилизирующий момент
Условие (20) необходимо учитывать при проектировке гасителя. Выбор массы груза и
плеча виброизолятора должны ограничивать угол закрутки провода при гололеде (<
90°).
VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ по ограничению гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках
Разработанные устройство и методика могут быть применены для защиты скатных
крыш и ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
Демпфирующая петля и виброизоляторы является многофункциональной
конструкцией для демпфирования и расстраивания колебаний, вызываемых ветровым
воздействием, таких как пляска и вибрация, а также в качестве ограничителя
гололедообразования и ограничения гололедообразования на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
Совмещая в себе одновременно несколько защитных устройств, виброизоляторов
позволяет существенно сократить расходы на защиту от гололедообразования
скатных крыш
Список литературы по ограничению гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
271

272.

маятникового гасителя пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках
[1] Гаситель вибрации, патент на изобретение №2180765, Рыжов С.В., Тищенко А.В.,
2007 г.
[2] Гасители пляски спирального типа, четвертый международный
электроэнергетический семинар «Современное состояние вопросов эксплуатации,
проектирования строительства ВЛ», Колосов С. В., Рыжов С. В., Фельдштейн В. А.,
2009 г.
[3] ГОСТ 3063-80. «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1x19(1+6+12)».
[4] Умные воздушные линии: проектирование и реконструкция, «Эффективные решения
защиты проводов и тросов как путь экономии средств на этапах проектирования,
строительства и эксплуатации ВЛ», Санкт-Петербург, 2014г., Мельников А.А.
[5] ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи.
Технические условия».
[6] Технический отчет «Применение торсионных гасителей на основе спиральной
арматуры для подавления пляски проводов»,ЭССП.
Ограничение гололедообразования на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски, по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках и учитывая известную неопределенность
характеристик гололедных отложений, можно дать приближенную оценку угла
закручивания.
Масса гололеда на пролет, равная Am = т(Лт — 1), создает крутящий момент наледи
относительно оси провода. Этот момент уравновешивается моментом силы тяжести
гасителей. Наиболее эффективно гасители стабилизируют провод при р < 90°, когда
Здесь являются неопределенными коэффициент утяжеления провода и
эксцентриситет. Для оценки примем, что первый из них равен 1,5, то есть погонная
масса провода при гололеде увеличилась на 50%, а эксцентриситет приблизительно
равен диаметру провода.
Тогда, пользуясь корреляционными зависимостями диаметра и погонной массы от
разрывного усилия, можно и надо использовать, ограничители гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
272

273.

путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
[1] Ryzhov S. V., Tishchenko A. V. Gasitel' vibracii. patent na izobretenie №2180765
[Vibration damper, patent of invention #2180765], 2007.
[2] Kolosov S. V., Ryzhov S. V., Feldstein V. A. Gasiteli pljaski spiral'nogo tipa, chetvertyj
mezhdunarodnyj jelektrojenergeticheskij seminar «Sovremennoe sostojanie voprosov
jekspluatacii, proektirovanija stroitel'stva VL» [Helical galloping dampers. 4th International
Electric Power Workshop «State of the Art in Operation, Design and Construction of Overhead
Lines»], 2009.
[3] GOST 3063-80. «Kanat odinarnoj svivki tipa TK konstrukcii 1*19(1+6+12)» [SingleStranding Rope of TK Design 1x19(1+6+12)].
[4] Melnikov A.A. Umnye vozdushnye linii: proektirovanie i rekonstrukcija, «Jeffektivnye
reshenija zashhity provodov i trosov kak put' jekonomii sredstv na jetapah proektirovanija,
stroitel'stva i jekspluatacii VL» [Smart air lines: Design and reconstruction, «Efficient solutions
for wire and cable protection as a way of cost reduction at the stages of design, construction
and operation of overhead lines»], St. Petersburg, 2014.
[5] GOST 839-80 «Provoda neizolirovannye dlja vozdushnyh linij jelektroperedachi.
Tehnicheskie uslovija» [GOST 839-80 Bare Conductors for Overhead Power Lines.
Specifications].
[6] Tehnicheskij otchet «Primenenie torsionnyh gasitelej na osnove spiral'noj armatury dlja
podavlenija pljaski provodov» [Technical data report «Use of torsional vibration dampers
employing helical fixture for conductor galloping suppression»], ESSP JSC.
Ограничитель гололедообразования и устройство для предотвращения образования
наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках
Реферат:
Изобретение может быть использовано в ограничении гололедообразования на
скатных кровлях , а именно в качестве устройства для ограничения колебаний проводов
(вибрации и пляски), а также отложений на них гололеда на скатных крышах.
Устройство выполняется в виде упругого демпферного элемента (демпфирующей петли
или виброизолятора ), грузов, закрепляемых по концам этого элемента, и зажима,
которым устройство крепится к проводу и посередине троса , в виде ограничителя
гололедообразования , наледи и ссулек на скатных кровлях, расположенной в месте
крепления водостока , опор с самими опорами
273

274.

Ограничитель гололедообразования скатных крышах , расположенной в месте
крепления кабеля электрических опор с самими опорами выполнен в виде виброизолтора
или демпфирующей петли
Компоновкой и оптимальным выбором размеров стержней достигается возможность
подавления как низкочастотных колебаний, так и высокочастотных колебаний проводов
линии, а также ограничения образования гололеда на проводах, за счет ограничителя
гололедообразования на скатных крышах расположенной в месте крепления кабеля
электрических опор с самими опорами
Это позволяет достичь существенного снижения затрат на проектирование, монтаж
и эксплуатации скатных крыш.
Изобретение относится к области ограничения гололедообразования и устройство для
предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью
демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, а более конкретно к ограничителям
гололедообразования на скатных крышах
.
Провода и грозозащитные тросы выполняют роль , ограничения гололедообразования
на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, скатных крыш,
которые подвержены одновременным действиям различных видов статических и
динамических нагрузок. Статическое действие нагрузок соответствует состоянию
провода и других частей конструкций или узлов линий, когда они не испытывают
ускорения и в них не возникают добавочные динамические напряжения. При наличии
ускорений возникают колебания, которые в некоторых случаях могут дать явления
резонанса, связанные с резким увеличением напряжений. Поэтому колебания проводов
представляют наибольшую опасность для элементов линий и могут в ряде случаев
стать главным фактором, определяющим их надежность. Разрушение проводов от
колебаний обусловлено усталостью материала и происходит при нагрузках, значительно
меньших, чем расчетные нагрузки, создаваемые отложением гололеда или воздействием
ветра. Однако, если опасность воздействия динамических нагрузок в основном зависит
от продолжительности колебаний, а статических нагрузок от величины отложения
гололеда (равномерного ветра), то совместное их действие значительно увеличивает
напряженное состояние проводов и еще более ухудшает положение с их несущей
способностью и надежностью.
274

275.

Проведенные в последнее время теоретические и экспериментальные исследования
показали, что требуются комплексные технические решения, обеспечивающие
одновременное ограничение вибрации и пляски проводов, а также отложение
сверхрасчетного гололеда, что позволило бы существенно повысить надежность и для
устройство для предотвращения образования наледей и сосулек на скатных крышах с
помощью демпфирующего стального троса с использованием антиобледенительного
маятникового гасителя пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения
многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих
сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при
импульсных многокаскадных ветровых нагрузках и снизить затраты по их монтажу и
эксплуатации на два-три порядка.
Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии электропередачи,
содержащий выполненный в виде проволочного стального троса упругий демпферный
элемент, жестко закрепленные на некотором расстоянии от подвески гасителя на
концах упругого демпферного элемента литые грузы и выполненный в виде захвата и
плашки зажим, причем зажим закреплен на средней части упругого демпферного
элемента, а захват крепится на проводе при помощи плашки и крепежного болта .
Такой гаситель достаточно эффективен при гашении эоловых вибраций в диапазоне
частот от 5 до 100 Гц, где он имеет все необходимые собственные частоты, хотя для
того, чтобы перекрыть весь этот частотный диапазон для множества линейных
объектов требуется варьировать длину упругого демпферного элемента и массы
распределения грузов по длине, что приводит к возрастанию номенклатуры выпуска
гасителей, используемых на воздушных линиях электропередачи различного класса
напряжений.
Но главный недостаток этого гасителя вибрации состоит в том, что он не может
эффективно работать как ограничитель гололедообразования, так и гасителя пляски.
Для ограничения величины гололеда проводу необходимо увеличивать жесткость на
кручение, которую можно достигнуть, устанавливая под проводом груз на достаточно
длинной консоли. Возникающий реактивный крутящий момент от такого груза будет
препятствовать закручиванию провода при отложении на нем гололеда. Это вызовет
образование гололеда вытянутой формы, более облегченного, вместо цилиндрического,
более тяжелого (в 2-3 раза).
Подавление низкочастотных колебаний (пляски) можно осуществить за счет
расстройства крутильных колебаний, которые управляют этим процессом. Наиболее
приемлемыми устройствами для этих целей являются маятниковые гасители пляски на
удлиненной консоли, которые удобно вписываются в устройство гасителя вибрации за
счет развития его геометрических размеров в вертикальной плоскости.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является
ограничитель гололедообразования и колебаний проводов и ограничения
275

276.

гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, ,
содержащий упругий демпферный элемент, разные демпфирующие петли и
виброизоляторы , который расположены в месте крепления троса к самими опорам,
жестко закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим,
предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине
упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу линии .
Однако данное устройство имеет существенные недостатки:
- конструктивная компоновка грузов этого гасителя не позволяет достичь их
оптимальных размеров, чтобы обеспечить эффективное гашение вибраций, а тем более
низкочастотных колебаний большой амплитуды типа пляски проводов;
- кроме того, у данного гасителя не хватает длины рычага прямолинейных участков
стержней грузов (они практически сближены с упругим демпферным элементом) для
того, чтобы развить максимальный крутящий момент, который бы стопорил
нарастание гололеда на проводе или при положительной температуре провода приводил
бы к его осыпанию;
Авторы ставили перед собой задачу разработать комплексное устройство,
позволяющее одновременно гасить вибрацию и ветровую нагрузку , пляску проводов и
ограничивать величину гололедообразования до размеров, не превышающих расчетных
значений; массово применяемые в настоящее время защитные средства против
атмосферных воздействий основаны на индивидуальном подходе к защите от каждого
вида атмосферного воздействия. Поставленная авторами задача достигается за счет
совокупности существенных признаков предложенного технического решения, а именно:
ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках , содержащий упругий демпферный элемент,
грузы, выполненные в виде демпфирующей петли и виброизоляторов, жестко
закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для
подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного
элемента, а другим подсоединенный к проводу линии; причем прямолинейные отрезки
изогнутых стержней, расположенные под упругим демпферным элементом, выполнены
276

277.

такой длины, что их концевые участки заходят друг за друга таким образом, что оба
груза и упругий демпферный петли или виброизоляторва
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-21- общий вид
ограничителя гололедообразования и колебаний проводов для предотвращения
образования наледей и сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего
стального троса с использованием антиобледенительного маятникового гасителя
пляски , по слому и удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного
демпфирования гасителя пляски или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых
петель, закрепленных на стальном тросе, преимущественно при импульсных
многокаскадных ветровых нагрузках, выполненного согласно настоящему изобретению,
вид спереди перпендикулярно проводу; на фиг.2 - то же, вид сбоку (вдоль провода) по
стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вариант предложенного устройства, выполненного по п.2
формулы изобретения.
Заявляемый ограничитель гололедообразования, колебаний и разрыва от ветровой и
ураганной нагрузки проводов 1 воздушных линий электропередачи состоит из упругого
демпферного элемента 2, например стального проволочного троса, грузов 3,
демпфирующего зажима 4, захвата 5 зажима 4, плашки 6 зажима 4 и крепежного
болта 7. Зажимом 4 ограничитель крепится к середине троса 2, а с помощью
демпфирующей петли и виброизоляторов 6, захвата 5 он подвешивается к проводу 1
воздушной линии электропередачи и крепится на нем посредством крепежного болта
на фрикционно-подвижных соединениях 7.
Для достижения оптимальности демпфирующих свойств ограничителя линейные
размеры его элементов рассчитываются и выбираются в определенных соотношениях и
пропорциях. Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний проводов 1
воздушных линий электропередачи работает следующим образом.
На воздушных линиях электропередачи возникают две формы колебаний проводов,
обусловленных действием ветра и гололеда, - высокочастотные (десятки Гц), но
небольшой амплитуды порядка диаметра провода и низкочастотные (до 2-х Гц)
достаточно больших амплитуд (пляска). Для эффективного демпфирования колебаний
каким-либо устройством необходимо, чтобы его демпфирующая система имела такую
же или близкую собственную частоту колебаний. Указанный принцип гашения
колебаний достигается в предложенном ограничителе за счет специальной
конфигурации стержней грузов 3, обеспечивающей работу устройства как в
низкочастотном, так и в высокочастотном диапазонах колебаний и позволяющей
достичь увеличения энергии рассеивания и декремента затухания системы: упругий
демпферный элемент 2 - грузы 3. При этом за счет существенного разнесения в
вертикальной плоскости прямолинейных отрезков 10 и 11 стержней 3 в заявленном
ограничителе удается значительно увеличить длину рычага от подвески до длинных
прямолинейных отрезков 11 и тем самым увеличить крутящий момент системы,
фиксирующий крутильные колебания и действующий также противоположно
277

278.

крутящему моменту, обеспечивающему одностороннее нарастание гололеда на проводе
1. В результате гашение колебаний осуществляется на всех интересующих нас
частотах, охватывая как резонансные формы крутильных колебаний провода, так и
резонансные формы изгибных колебаний упругого демпферного элемента 2. Меняя
диаметр демпфирующей петли и длины прямолинейных отрезков 11 стержней 3, а
также и их вес (например, дополнительным изгибом конца отрезка), можно охватить
весь спектр частотных колебаний, имеющих место на воздушных линиях
электропередачи (от вибрации до пляски).
Предложенный ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных
линий электропередачи представляет собой демпфирующее устройство нового типа,
решающее задачу снижения колебаний комплексно, то есть позволяет одновременно
гасить вибрацию, пляску проводов и ограничить величину гололедообразования до
минимальных размеров. Настоящее техническое решение эффективно в борьбе с
пляской проводов и при гашении вибрационных колебаний высокой частоты, что
позволяет существенно снизить затраты на проектирование, сооружение и
эксплуатацию воздушных линий электропередачи. В настоящее время предложенное
устройство успешно прошло испытания на испытательном стенде ―Сейсмофонд» и
рекомендовано к изготовлению; предполагается серийный выпуск таких ограничителей
гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи и
демпфирование при ветровой и ураганной нагрузке исключающей разрыв линии
электропередач
Источники информации
[1] Патент США №4,159,393, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 26.06.1979.
[2] Патент США №3,400,209, класс 174 - 42 (Н 02 G 7/14), 03.09.1968.
Формула изобретения
1. Ограничитель гололедообразования и колебаний проводов для ограничения
гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках,
содержащий демпфирующею пелю и вироизоляторы , выполненные в виде
демпфирующей петли, жестко закрепленных по концам упругого демпферного элемента,
и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом
посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу,
жестко закрепленных по концам упругого демпферного элемента, по которому
происходит демпфирования линий электропередачи при ветровой и ураганной нагрузки
с демпфированием воздушных линий в местах крепления кабеля с опорой
278

279.

2. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что один из концов кабеля линий
электропередачи закреплении к демпфирующей петле или виброизолятору имеет
демпфирующие характеристики, по линии нагрузки от ветра и направлены к упругому
демпферному элементу.
3. Ограничитель по п.1, отличающийся тем, что на одном из концевых участков
отрезков демпфирующей петли или виброизолятора закреплен к опоре или ограничение
гололедообразования и устройство для предотвращения образования наледей и
сосулек на скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с
использованием антиобледенительного маятникового гасителя пляски , по слому и
удалению сосулек путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски
или с помощью демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном
тросе, преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках с
демпфирующими элементами
Расчетный метод обоснования технологических мероприятий по предотвращению
образования ледяных дамб на крышах зданий
со скатной кровлей
К.т.н., доцент А.С. Горшков*; д.т.н., профессор Н.И. Ватин; магистрант А.И.
Урустимов,
ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет;
к.ф.-м.н., профессор П.П. Рымкевич, ФВГОУ ВПО Военно-космическая академия имени
А.Ф. Можайского
Рисунок 1. Схема образования ледяной дамбы
Ключевые слова: энергоэффективность; уравнение теплового баланса; холодный
чердак; крыши зданий; наледи
Настоящая работа посвящена проблеме образования наледей (сосулек) на крышах
зданий и способам борьбы с ними. Особенно сильно подвержены такому негативному
явлению чердачные крыши зданий со скатной кровлей. Данному вопросу и способам его
решения посвящен ряд российских [1-11] и иностранных публикаций [12-20].
Следует отметить, что сосульки являются лишь видимой частью обозначенной выше
проблемы, которая заключается в образовании на кровле так называемой ледяной
плотины или дамбы (ice dam). Ледяная дамба (рис. 1) в виде гребня льда обычно
образуется на кровле параллельно линии ее свеса, предотвращает сход тающего снега с
кровли. Ледяные дамбы в виде наледей могут образовываться вокруг световых фонарей,
вентиляционных каналов, ендов, разжелобков.
Недостаточная теплоизоляция и отсутствие надлежащей вентиляции чердачного
помещения (а в конце зимы и солнечная радиация) вызывают нагрев кровельного
покрытия до плюсовой температуры и расплавление снега выше дамбы, в то время как
температура на кровельном свесе остается ниже нуля. В этом случае вода стекает по
кровле и накапливается за гребнем дамбы.
Дальнейшие пути накопленной воды в рамках внутрисуточного колебания наружной
температуры - это наращивание тела ледяной дамбы, перелив или просачивание через
279

280.

дамбу с формированием сосулек, просачивание сквозь кровельное покрытие в виде
протечек.
Целью настоящей работы является разработка научно-технического обоснования
технологических условий и инженерных мероприятий, обеспечивающих защиту от
образования наледей на крышах зданий с неотапливаемым (так называемым
«холодным») чердаком в периоды времени, характеризующиеся наиболее низкими
температурами наружного воздуха. Предлагаемая в работе методика основана на
составлении уравнения теплового баланса чердачных помещений здания.
Схема баланса
теплопотерь
и
теплопоступлений чердачных помещений здания с холодным чердаком и скатной
кровлей представлена на рисунке 2.
Из представленной на рисунке 2 схемы теплового баланса помещений холодного
чердака видно, что теплопоступления в них формируются за счет притока тепла через
чердачное перекрытие из помещений верхнего этажа
эксплуатируемого здания, а также за счет теплоотдачи проложенных на чердаке
трубопроводов системы
отопления. Теплопотери
складываются из утечек тепла через наружные ограждающие конструкции чердака
(стены и покрытие) и потерь за счет вентиляции чердачных
помещений наружным
воздухом.
Рисунок 2. Схема баланса теплопоступлений и теплопотерь холодных чердаков зданий
Аналитически представленную на рисунке 2 схему теплового баланса чердачных
помещений здания можно выразить следующим уравнением:
где tint - температура внутреннего воздуха в помещениях верхнего этажа здания,
принимаемая согласно требованиям ГОСТ 30494 [21] для жилых и общественных
зданий, ГОСТ 12.1.005 [22] для производственных зданий, °С, или определяемая
инструментально в процессе натурных измерений параметров микроклимата в
помещениях здания;
tgt - температура воздуха в помещениях холодного чердака здания, °С;
А +, R+ - соответственно площадь, м2, и приведенное сопротивление теплопередаче, м2
°С/Вт, i-го участка ограждения между отапливаемыми в здании помещениями и
помещениями холодного чердака (чердачное перекрытие, стены вентканалов,
перегородки между чердачными помещениями и помещениями лестничных маршей и
др.);
qpj - линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции,
приходящаяся на 1 п.м. длины трубопровода j-го диаметра с учетом теплопотерь через
изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру, Вт/м (для чердаков и подвалов
значения qpj в зависимости от условного диаметра трубопровода и средней
280

281.

температуре теплоносителя приведены в табл. 12 СП 23-101 [23]); /pj - длина
трубопровода j-го диаметра, м (для эксплуатируемых зданий принимается по
фактическим данным);
text - температура наружного воздуха, °С, принимаемая для соответствующего
населенного пункта по средней температуре наиболее холодной пятидневки с
обеспеченностью 0,92 согласно СНиП 23-01 [24];
А_ ,R_ - соответственно площадь, м2, и приведенное сопротивление теплопередаче,
м2°С/Вт, k-го участка наружных ограждающих конструкций чердачных помещений
(покрытие, наружные стены, заполнения оконных проемов при наличии);
Vg - объем воздуха, заполняющего пространство холодного чердака, м3; na - кратность
воздухообмена в помещениях холодного чердака, ч-1.
Левая часть уравнения (1) показывает суммарное количество тепловой энергии,
поступающей в помещения холодного чердака, правая часть - потери тепловой энергии
через наружные ограждающие конструкции, а также за счет вентиляции чердачного
пространства наружным воздухом.
(2)
Для предотвращения образования наледей на крышах зданий с холодным чердаком в
период наиболее низких температур наружного воздуха необходимо, чтобы
температура воздуха в чердачных помещениях не более чем на 4 °С превышала
температуру наружного воздуха [25]. Разности температур в 2-4 °С в подавляющем
большинстве случаев оказывается недостаточно для разогрева нижнего слоя снежного
покрова, лежащего на кровельном покрытии. Аналитически данное условие может
быть выражено в следующем виде:
Климат Санкт-Петербурга в отопительный период эксплуатации зданий
характеризуется значительным разбросом температур наружного воздуха. Для
климатических условий Санкт-Петербурга температура воздуха наиболее холодной
пятидневки с обеспеченностью 0,92 составляет -26 °С. Выполнение условия (2) при
температуре наружного воздуха -26 °С автоматически означает выполнение условия
(2) при более высоких температурах наружного воздуха (т.е. при температурах text—26 °С).
Из уравнения (1) можно рассчитать температуру воздуха на холодном чердаке здания t
Все обозначения в формуле (3) те же, что и в формуле (1).
Анализ формул (1) и (3) позволяет сделать следующие заключения. Для того чтобы
уменьшить тепловой поток через наружные ограждающие конструкции помещений
холодного чердака, необходимо
снизить температуру воздуха на чердаке. При заданных значениях температур
наружного (text) и
внутреннего (tint ) воздуха, неизменных геометрических размерах ограждающих
конструкций холодного
281

282.

чердака (А +, А _ , Vg) и постоянной длине трубопроводов систем отопления и горячего
водоснабжения (
/pj) снижение температуры воздуха в помещениях холодного чердака обеспечивается
уменьшением
теплопоступлений. Добиться уменьшения теплопоступлений в помещения холодного
чердака можно путем проведения следующих инженерных мероприятий:
• утепления чердачного перекрытия (увеличением величины R+);
• теплоизоляции трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения
(уменьшением величины q pj );
• увеличения воздухообмена в чердачных помещениях (увеличением численного значения
na).
Перечисленные выше мероприятия по предотвращению образования ледяных дамб и
наледей (сосулек) на свесах кровли достаточно хорошо известны. Преимущество
предложенного расчетного метода заключается, в частности, в точном определении
требуемых толщин утеплителя для изоляции трубопроводов и утепления чердачных
перекрытий.
Утепление чердачного перекрытия уменьшает приток тепла из помещений верхнего
эксплуатируемого этажа здания, изоляция трубопроводов снижает их теплоотдачу.
Тем самым уменьшается количество поступающего на чердак тепла. Соответственно,
на чердаке снижается температура воздуха. При определенной толщине слоя
утеплителя, которую можно рассчитать по уравнению теплового баланса,
достигается такое снижение температуры воздуха в чердачном
пространстве (tglt), при котором энергии теплового потока становится недостаточно
для разогрева
покрова снега, лежащего на кровельном покрытии здания. Если снег на кровле не будет
таять над помещениями чердака, значит, не будут образовываться наледи на свесах
кровельного покрытия.
Следует отметить, что только при совокупном и одновременном выполнении
перечисленных выше мероприятий можно достигнуть положительного результата.
Утепление только чердачного перекрытия без соответствующей изоляции
трубопроводов может привести к размораживанию системы отопления, проложенной
на чердаке.
Помимо решения проблемы образования наледей на крышах зданий с холодным
чердаком, перечисленный выше комплекс мероприятий приводит к уменьшению потерь
тепловой энергии на отопление, к улучшению параметров микроклимата в
эксплуатируемых помещениях верхних этажей.
Для реализации перечисленных мероприятий могут быть использованы любые
материалы и технологии, обеспечивающие необходимый уровень теплоизоляции для
конкретного здания и удовлетворяющие действующим на территории Российской
Федерации противопожарным и санитарно- гигиеническим требованиям.
282

283.

Анализ формулы (3) приводит также к другому немаловажному выводу. При
увеличении сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций
холодного чердака (Rk), например,
кровельного покрытия, температура воздуха в чердачных помещениях (tgnt)
возрастает.
Это автоматически приводит к нарушению условия (2). Тем самым создаются условия
для образования наледи на кровельном покрытии. Слой снега определенной толщины на
кровельном покрытии
увеличивает его сопротивление теплопередаче R-, т.е. является противовесом для
описанных ранее мероприятий по предотвращению образования наледей на крышах
зданий. Это, в частности, означает, что одним из условий предотвращения
образования наледей на крышах является периодическая уборка снега с кровельных
покрытий зданий с холодным чердаком. Т.е. убирать снег с кровельных покрытий зданий
в любом случае необходимо, даже при совокупной реализации предлагаемых выше
мероприятий.
Наличие наледей на крышах зданий после их механического удаления в процессе
уборки и сброса снега с крыш часто приводит к протечкам кровельного покрытия,
которое повреждается в результате ударных воздействий острых металлических
предметов. Таким образом, отсутствие наледей на крышах обеспечивает, в том числе,
лучшую сохранность кровельного покрытия после уборки и сброса снега, увеличивает
эксплуатационный срок службы покрытия, уменьшает вероятность образования
протечек.
Литература
1. Гусев Н. И., Кубасов Е. А. Конструктивные решения по предотвращению образования
наледи на крышах // Региональная архитектура и строительство. 2011. №1. С. 100-107.
2. Гусев Н. И., Кубасов Е. А., Кочеткова М. В. Средства для удаления наледи с крыш //
Региональная архитектура и строительство. 2011. №2. С. 104-108.
3. Петров К. В., Золотарева Е. А., Володин В. В., Ватин Н. И., Жмарин Е. Н.
Реконструкция крыш Санкт- Петербурга на основе легких стальных тонкостенных
конструкций и антиобледенительной системы // Инженерно-строительный журнал.
2010. №2. С. 59-64.
5. Гурьянова О. Н. Энергосберегающая технология борьбы с сосульками // Горный
информационно- аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining
information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2007. №12. С. 213-215.
6. Бугаев А. С., Лапшин В. Б., Палей А. А. Почему возникла проблема сосулек? //
Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. № 3. С. 14-25.
7. Васин А. П. Тепловизионное обследование зданий и анализ причин образования наледей
// Вестник гражданских инженеров. 2011. № 2. С. 92-98.
8. Лукинский О. А. Проблемы скатных кровель // Жилищное строительство. 2008. № 2.
С. 46-47.
9. Москвитин В. А. Устройство теплоизоляции чердачных перекрытий монолитной
укладки из композиционного материала «ПОРОПЛАСТ CF 02» // Промышленное и
гражданское строительство. 2006. № 6. С. 53-54.
283

284.

10. Порывай Г. А. Техническая эксплуатация зданий. М.: Стройиздат, 1974. 254 с.
11. Сокова С. Д. Основы создания методики оценки состояния и прогнозирования
долговечности кровель в условиях эксплуатации // Academia. Архитектура и
строительство. 2009. № 5. С. 542-544.
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Вентиляция чердаков для ликвидации сосулек на
карнизах кровли // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха,
теплоснабжение и строительная теплофизика. 2011. № 3. С. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid Masonry Exterior Walls of
Historic Buildings // Journal of Building Physics. 1997. Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo, Vinha Juha. Building
leakage, infiltration and energy performance analyses for Finnish detached houses // Building
and Environment. 2009. Vol. 44, Iss. 2. Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the Effect of Natural
Convection on Heat Transfer in Mineral Wool // Journal of Thermal Envelope and Building
Science. 2002. Vol. 26(2). Pp. 153-164.
16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space // International Journal of
Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25. Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and Forced Convection in
Attic Insulation // Journal of Building Physics. 2007. Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and Forced Convection in
Loose-Fill Attic Insulation // Journal of Building Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs // Journal of Building Physics.
2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of buoyancy-driven turbulent
ventilation in attic space under winter conditions // Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp.
360-368.
21. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в
помещениях.
22. ГОСТ 12.1.005-882. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны.
23. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.
24. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
25. Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда / Минюст РФ. 2003.
Pегистрационный №5176).
doi: 10.5862/MCE.29.9
Computational justification for engineering measures preventing the ice dams formation on the
pitched roofs
A.S. Gorshkov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
N.I. Vatin,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
A.I. Urustimov,
Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia
284

285.

P.P. Rymkevich, Military Space Academy named after AF Mozhaisky +7(921) 388-43-15; email: [email protected]
Key words
energy efficiency; heat balance equation; cold attic; roof covering; icicle
Abstract
The following article deals with the problem of icicles formation on the roofs and the
elimination methods. The attic roofs with pitched roofing are highly susceptible to this negative
phenomenon.
This research regards the generation of heat balance equation for cold attics. Using this
equation, the engineering and technical substantiation for the list of measures preventing ice
mounds formation in the roofs during the period with lowest outside temperature is made.
With no ice mound the roofing remains perfectly safe after snow removal, its working
lifespan extends and the leakages probability decreases.
References
1. Gusev N. I., Kubasov Ye. A. Regionalnaya arkhitektura i stroitelstvo [Regional architecture
and engineering]. 2011. No. 1. Pp. 100-107. (rus)
2. Gusev N. I., Kubasov Ye. A., Kochetkova M. V. Regionalnaya arkhitektura i stroitelstvo
[Regional architecture and engineering]. 2011. No. 2. Pp. 104-108. (rus)
3. Petrov K. V., Zolotareva Ye. A., Volodin V. V., Vatin N. I., Zhmarin Ye. N. Magazine of civil
engineering. 2010. No. 2. Pp. 59-64. (rus)
4. Druzhinin P. V., Barash A. L, Savchuk A. D. Yurchik Ye. Yu. Tekhniko-tekhnologicheskiye
problemy servisa [Technical and technological service problems]. 2007. Vol. 4. No. 14. Pp. 613. (rus)
5. Guryanova O. N. Mining information and analytical bulletin (scientific and technical
journal). 2007. No. 12. Pp. 213-215. (rus)
6. Bugayev A. S., Lapshin V. B., Paley A. A. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzheniye
[Water purification. Water treatment. Water supply]. 2010. No. 3. Pp. 14-25. (rus)
7. Vasin A. P. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of civil engineers]. 2011. No. 2. Pp.
92-98. (rus)
8. Lukinskiy O. A. Zhilishchnoye stroitelstvo [House building]. 2008. No. 2. Pp. 46-47. (rus)
9. Moskvitin V. A. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo [Industrial and civil building].
2006. No. 6. Pp. 53-54. (rus)
10. Poryvay G. A. Tekhnicheskaya ekspluatatsiya zdaniy [Technical operation of buildings].
Moscow: Stroyizdat, 1974. 254 p. (rus)
11. Sokova S. D. Academia. Arkhitektura i stroitelstvo [Academy. Architecture and building].
2009. No. 5. Pp. 542-544. (rus)
12. Tobiasson W., Buska J., Greatorex A. Ventilyatsiya cherdakov dlya likvidatsii sosulek na
karnizakh krovli. AVOK: Ventilyatsiya, otopleniye, konditsionirovaniye vozdukha,
teplosnabzheniye i stroitelnaya teplofizika. 2011. No. 3. Pp. 20-25.
13. Antonio Colantonio. Thermal Performance Patterns on Solid Masonry Exterior Walls of
Historic Buildings. Journal of Building Physics. 1997. Vol. 21, 2. Pp. 185-201.
285

286.

14. Jokisalo Juha, Kurnitski Jarek, Korpi Minna, Kalamees Targo, Vinha Juha. Building
leakage, infiltration and energy performance analyses for Finnish detached houses. Building
and Environment. 2009. Vol. 44, Iss. 2. Pp. 377-387.
15. Dyrbol S., Svendsen S., Elmroth A. Experimental Investigation of the Effect of Natural
Convection on Heat Transfer in Mineral Wool. Journal of Thermal Envelope and Building
Science. 2002. Vol. 26(2). Pp. 153-164.
16. Haese P. M., Teubner M. D. Heat exchange in an attic space. International Journal of Heat
and Mass Transfer. 2002. Vol. 45, Iss. 25. Pp. 4925-4936.
17. Paula Wahlgren. Overview and Literature Survey of Natural and Forced Convection in
Attic Insulation. Journal of Building Physics. 2007. Vol. 30, 4. Pp. 351-370.
18. Paula Wahlgren. Measurements and Simulations of Natural and Forced Convection in
Loose-Fill Attic Insulation. Journal of Building Physics. 2002. Vol. 26. Pp. 93-109.
19. Peter Blom. Venting of Attics and Pitched, Insulated Roofs. Journal of Building Physics.
2001. Vol. 25, 1. Pp. 32-50.
20. Shimin Wang, Zhigang Shen, Linxia Gu. Numerical simulation of buoyancy-driven turbulent
ventilation in attic space under winter conditions. Energy and Buildings. 2012. Vol. 47. Pp.
360-368.
21. GOST 30494-96. Zdaniya zhilyye i obshchestvennyye. Parametry mikroklimata v
pomeshcheniyakh [Residential and public buildings. The parameters of the indoor climate].
(rus)
22. GOST 12.1.005-88*. SSBT. Obshchiye sanitarno-gigiyenicheskiye trebovaniya k vozdukhu
rabochey zony [General hygiene requirements for working zone air]. (rus)
23. SP 23-101-2004. Proyektirovaniye teplovoy zashchity zdaniy [Design of thermal protection
of buildings]. (rus)
24. SNiP 23-01-99*. Stroitelnaya klimatologiya [Building Climatology]. (rus)
25. Pravila i normy tekhnicheskoy ekspluatatsii zhilishchnogo fonda [Rules and regulations of
the technical operation of the housing stock]. Minyust RF. 2003.Pegistratsionnyy N 5176). (rus)
Full text of this article in Russian: pp. 69-73.
1
Дружинин П. В., Бараш А. Л, Савчук А. Д. Юрчик Е. Ю. Способы недопущения
льдообразования на крышах зданий // Технико-технологические проблемы сервиса. 2007.
Т.4. №14. С. 6-13.
2Александр Сергеевич Горшков, Санкт-Петербург, Россия Тел. моб.: +7(921) 388-43-15;
эл. почта: [email protected]
TECHNOLOGY
Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012 ТЕХНОЛОГИЯ
72
Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П. Расчетный метод
обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на крышах зданий со
скатной кровлей
286

287.

Горшков А.С., Ватин Н.И., Урустимов А.И., Рымкевич П.П. Расчетный метод
обоснования технологических
мероприятий по предотвращению образования ледяных дамб на крышах зданий со
скатной кровлей
73
TECHNOLOGY
Magazine of Civil Engineering, №3, 2012
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational justification for
engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational justification for
engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
Инженерно-строительный журнал, №3, 2012 ТЕХНОЛОГИЯ
Gorshkov A.S., Vatin N.I., Urustimov A.I., Rymkevich P.P. Computational justification for
engineering measures
preventing the ice dams formation on the pitched roofs
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
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
(51) МПК
287

288.

* E04C 2/00 (2006.01)
(12) ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства:
Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013) (21)(22)
Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2
Адрес для переписки:
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО "Теплант"
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Гусев Михаил Владимирович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ
СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ
ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения
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
288

289.

115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см
(подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению
конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на
сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая
распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует
одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться
основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания
здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции
сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах
«сэндвич»-панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для
малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и
поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального и
вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность
при землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»панель и создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг
и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо при монтаже здания и
сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения
определяются, проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК
SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006,
SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на
испытательном при объектном строительном полигоне прямо на строительной
площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем
допустимые расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные
при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике
разработанной испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита и безопасность
городов».
ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ 154506
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
289

290.

154 506
(13)
U1
(51) МПК
* E04B 1/92 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус:
Пошлина:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Возможность восстановления: нет. (21)(22) Заявка: 2014131653/03, 30.07.2014
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.07.2014
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 30.07.2014
(45) Опубликовано: 27.08.2015 Бюл. № 24
Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2- Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ Коваленко
Александр Иванович
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) ПАНЕЛЬ ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ
(57) Реферат:
Техническое решение относится к области строительства и предназначено для
защиты помещений от возможных взрывов. Конструкция позволяет обеспечить
надежный и быстрый сброс легкосбрасываемой панели, сброс давления при взрыве и
зависание панели на опорной плите, Конструкция представляет собой опорную плиту с
расчетным проемом, которая жестко крепится на каркасе защищаемого сооружения.
На опорной плите крепежными элементами, имеющими ослабленное резьбовое
поперечное сечение, закреплена панель легкосбрасываемая. Ослабленное резьбовое
соединение каждого крепежного элемента образовано лысками выполненными с двух
сторон резьбовой части. Кроме того опорная плита и легкосбрасываемая панель
соединены тросом один конец которого жестко закреплен на опорной плите, а другой
конец соединен с крепежным элементом через планку, с возможностью перемещения. 4
ил.
290

291.

Техническое решение относится к области строительства и предназначено для
защиты помещений содержащих взрывоопасные среды.
Известна панель для легкосбрасываемой кровли взрывоопасных помещений по Авт.св.
617552, М.Кл. 2 E04B 1/98 с пр. от 21.11.75. Панель включает ограждающий элемент с
шарнирно закрепленными на нем поворотными скобами, взаимодействующими через
опоры своими наружными полками с несущими элементами. С целью защиты от
воздействия ветровой нагрузки, панель снабжена подвижной плитой, шарнирно
соединенной с помощью тяг с внутренними концами поворотных скоб, которые
выполнены Т-образными. Недостатком предлагаемой конструкции является низкая
надежность шарнирных соединений при переменных внешних и внутренних нагрузках.
Известна также легкосбрасываемая ограждающая конструкция взрывоопасных
помещений по Патенту SU 1756523, МПК5 E06B 5/12 с пр. от 05.10.1990. Указанная
конструкция содержит поворотную стеновую панель, состоящую из нижней и верхней
секций и соединенную с каркасом временной связью. Нижняя секция в нижней части
шарнирно связана с каркасом здания, а в верхней части - шарнирно соединена с верхней
секцией панели. Верхняя секция снабжена роликами, установленными в направляющих
каркаса здания. Недостатком указанной конструкции является низкая надежность
вызванная большим количеством шарнирных соединений, требующих высокой точности
изготовления в условиях строительства. Известна также противовзрывная панель по
Патенту RU 2458212, E04B 1/92 с пр. от 13.04.2011, которую выбираем за прототип.
Изобретение относится к защитным устройствам применяемым во взрывоопасных
объектах. Противопожарная панель содержит металлический каркас с бронированной
обшивкой и наполнителем-свинцом. Панель имеет четыре неподвижных патрубкаопоры, а в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных
стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели.
Наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, а опорные стержни
выполнены упругими. Недостатком вышеуказанной панели является низкая надежность
срабатывания телескопических сопряжений при воздействии переменных внешних и
внутренних нагрузок.
Задачей заявляемого устройства является обеспечение надежности открывания
проема при взрыве (сбрасывания легкосбрасываемой панели) за минимальное время и
обеспечение зависания панели после сброса.
Сущность заявляемого решения состоит в том, что для защиты стен, оборудования и
персонала от возможного взрыва, помещение снабжено панелью противовзрывной,
обеспечивающей надежное и быстрое открытие проема при взрыве и сброс
избыточного давления, а также зависание панели на плите опорной. Панель
противовзрывная содержит плиту опорную которая жестко закреплена на стене
защищаемого помещения и имеет проем соответствующий проему в стене, а с другой
стороны плиты опорной винтами с резьбой, ослабленной по сечению, закреплена панель
легкосбрасываемая. Площадь проема плиты опорной и проема помещения определяется
в зависимости от объема помещения, от взрывоопасной среды, температуры горения,
давления, скорости распространения фронта пламени и др. параметров. Винты имеют
резьбовую часть, ослабленную по сечению с двух сторон лысками до размера <Z> и т. о.
291

292.

образуется ослабленное резьбовое сопряжение, разрушаемое под воздействием взрывной
волны.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами где:
на фиг. 1 изображен разрез Б-Б (фиг. 2) панели противовзрывной;
на фиг. 2 изображен разрез ?-A (фиг. 1);
на фиг. 3 изображен вид по стрелке В (фиг. 1) в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 изображен разрез Г-Г (фиг. 2), узел крепления троса в увеличенном масштабе.
Панель противовзрывная состоит из опорной плиты 1, которая жестко крепится к
каркасу защищаемого помещения (на чертеже не показано). В каркасе помещения и в
опорной плите выполнен проем 2, имеющий расчетную площадь S=b*h, которая зависит
от объема защищаемого помещения, температуры горения, давления, скорости
распространения фронта пламени и др. параметров. На опорной плите 1, резьбовыми
крепежными элементами, например саморежущими шурупами 3, имеющими
ослабленное поперечное резьбовое сечение, закреплена легкосбрасываемая панель 4.
Кроме того, легкосбрасываемая панель соединена с опорной плитой гибким узлом,
состоящим из планки 5, закрепленной с одной стороны на тросе 6, а с др. стороны
сопряженной с крепежным элементом 3. Ослабленное поперечное сечение резьбовой
части образовано лысками, выполненными с двух сторон по всей длине резьбы до
размера <Z>. Ослабленная резьбовая часть в совокупности с обычным резьбовым
отверстием в опорной плите 1, образуют ослабленное резьбовое сопряжение,
разрушаемое под действием взрывной волны. Разрушение (вырыв) в ослабленном
резьбовом соединении возможно или за счет разрушения резьбы в опорной плите, или за
счет среза резьбы крепежного элемента-самореза 3, в зависимости от геометрии
резьбы и от соотношения пределов прочности материалов самореза и плиты опорной.
Рассмотрим пример. На опорной плите 1 толщиной 5 мм, изготовленной из стали 3,
самосверлящими шурупами 3 размером 5,5/6,3?105, изготовленными из стали У7А,
закреплена легкосбрасываемая панель 4, изготовленная из
стали 20. Усилие вырыва при стандартной резьбе для одного шурупа составляет 1500
кгс. Опытным путем установлено, что после доработки шурупа путем стачивания
резьбы с двух сторон до размера Z=3 мм, величина усилия вырыва составляет 700 кгс.
Соответственно, при креплении плиты четырьмя шурупами, усилие вырыва составит
2800 кгс. При условии, что площадь проема S=10000 см2, распределенная нагрузка для
вырыва должна быть не менее 0,28 кгс/см2. Таким образом, зная параметры
взрывоопасной среды, объем и компоновку защищаемого помещения, выбираем
конструкцию крепежных элементов после чего, в зависимости от заданного усилия
вырыва, можно определить величину <Z> - толщину ослабленной части резьбы.
Панель противовзрывная работает следующим образом. При возникновении взрывной
нагрузки, взрывная волна через проем 2 в опорной плите 1 воздействует по площади
легкосбрасываемой панели 4, закрепленной на опорной плите 1 четырьмя
саморежущими шурупами 3, имеющими ослабленное резьбовое сечение. При превышении
взрывным усилием предела прочности резьбового соединения, резьбовое соединение
разрушается по ослабленному сечению, легкосбрасываемая панель освобождается от
механического крепления, после чего сбрасывается, сечение проема открывается и
292

293.

давление сбрасывается до атмосферного. После сбрасывания панель легкосбрасываемая
зависает на тросе 6, один конец которого закреплен на опорной плите, а другой, через
планку 5 сопряжен с крепежным элементом 3.
Формула полезной модели
1. Панель противовзрывная, содержащая опорную плиту, на которой резьбовыми
крепежными элементами закреплена панель легкосбрасываемая, отличающаяся тем,
что в опорной плите выполнен проем, а панель легкосбрасываемая выполнена сплошной,
при этом крепежные элементы, скрепляющие панель легкосбрасываемую с опорной
плитой, имеют ослабленное поперечное сечение резьбовой части, образованное лысками,
выполненными с двух сторон по всей длине резьбы и, кроме того, панель
легкосбрасываемая соединена с опорной плитой тросом, один конец которого жестко
закреплен в опорной плите, а другой конец соединен с панелью легкосбрасываемой.
2. Панель противовзрывная по п.1, отличающаяся тем, что трос соединен с панелью
легкосбрасываемой через планку, сопряженную с крепежным элементом.
ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ 165076
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:
Пошлина:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Возможность восстановления: нет. (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
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
293

294.

Адрес для переписки:
190005, Санкт-Петербург, 2- Красноармейская ул д 4 пр. СПб ГАСУ Коваленко
Александр Иванович
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(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. 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.
294

295.

Известно также Устройство для фрикционного демпфирования антиветровых и
антисейсмических воздействий по Патенту TW 201400676 (A)-2014-01-01. Restraint antiwind and anti-seismic friction damping device, E04B 1/98, F16F 15/10. Устройство
содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких
сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные
пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и наружными
поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов,
через пазы, проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют сегменты и
пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через
блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в
заданном положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая
выдерживает ветровые нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок,
превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего начального
положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и
сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся
поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение
количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие
корпуса - цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая
выполнена из двух частей: нижней - корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с
возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием
запорного элемента. В корпусе выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с
цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия (перпендикулярные к
центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в
корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые
обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении. В
теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует
диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному
перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении штокотверстие корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации
корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние
«запирания» с возможностью перемещения только под сейсмической нагрузкой. Длина
пазов корпуса превышает расстояние от торца корпуса до нижней точки паза в штоке.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен
разрез А-А (фиг. 2); на фиг. 2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг. 1); на фиг. 3
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,
295

296.

выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент - калиброванный
болт 3. Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и
длиной «I». В теле штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h»
(допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного болта,
проходящего через этот паз. При этом длина пазов «I» всегда больше расстояния от
торца корпуса до нижней точки паза «Н». В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с
отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2 выполнен фланец
для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том, что шток
2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока
совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом
3, с шайбами 4, с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя
шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока
контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна). После этого гайку
5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки
гайки (болта) приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в
корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия
трения) в сопряжении отверстие корпуса - цилиндр штока. Величина усилия трения в
сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и для
каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости
поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При
воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпусшток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без
разрушения конструкции.
Формула полезной модели
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел,
закрепленный запорным элементом, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено
центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью
штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде
калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через
вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный гайкой с заданным
усилием, кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых
паза, длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза
штока.
Адрес испытательной лаборатории организации"Сейсмофонд" ИНН 2014000780
190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4 СПб ГАСУ [email protected]
[email protected] (921) 962-67-78
Подтверждение компетентности организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ Номер
решения о прохождении процедуры подтверждения компетентности ИНН 2014000780
ОГРН 1022000000824
8590-гу (А-5824) https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
296

297.

https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
Материалы: Для предотвращения наледи и сосулек для скатных крышах, для
увеличения демпфирующей антиобледенительного демпфирующего троса, способного
при импульсных растягивающих нагрузках, для обеспечения многокаскадного
демпфирования предварительно напряженных вантовых конструкции по изобретениям
№№ 2193635, 2406798,1143895, 1168755, 1174616,165076 «Опора сейсмостойкая» и
опыт применения и реализация в программном комплексе SCAD Office ,
предотвратить гололедообразование наледи и сосулек на скатных крышах
И специальные технические условия (СТУ) для ограничение гололедообразования на
скатных крышах с помощью демпфирующего стального троса с использованием
антиобледенительного маятникового гасителя пляски, по слому и удалению сосулек
путем обеспечения многокаскадного демпфирования гасителя пляски или с помощью
демпфирующих сдвиговых тросовых петель, закрепленных на стальном тросе,
преимущественно при импульсных многокаскадных ветровых нагрузках, с
использования антисейсмических фрикционно- демпфирующих виброизоляторов, с
зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии нагрузки , согласно
изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» хранятся на Кафедре металлических и
деревянных конструкций 190005, Санкт-Петербург, 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] (921) 962-67-78, (996) 798-26-54, (999)
535-47-29
Более подробно смотрите публикации:
Protection of overhead power lines wires from wind impacts using a wind vibration dampener
universal vibration isolators or a damping cable loop according to invention No. 154506 "antiexplosion Panel" No. 165076
"earthquake-resistant support", No. 2010136746 " Method for protecting buildings and
structures in an explosion using shear-resistant easily resettable connections using a damping
system, frictionality to absorb
explosive and seismic energy» https://ppt-online.org/845350
Инженерные решения по ограничению гололедообразования воздушных линий
электропередач в условиях гололедных и ветровых нагрузок с помощью тросовых
демпфирующих виброизоляторов , виброизолирующих тросовых демпфирующих
компенсаторов , расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с самими
опорами, что не позволяет образовываться ледяным наростам
(гололедообразованию или с помощью демпфирующей петли, расположенной в месте
крепления кабеля электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения №
154506 «Панель противовзрывная». Разрушение ледяного нароста , происходит , за счет
демпфирования воздушных проводов или за счет магнитных потоков с завихрением: по
американскому изобретению «Method and apparatus for breaking ice assertion on an aerial
cable» US 6518497 USA Method and apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable
https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
297

298.

https://en.ppt-online.org/839221
Способ разрушения гололедообразования ( ледяных наростов) на воздушных
проводах линий электропередач (ЛЭП) с помощью демпфирующей петли,
расположенной в месте крепления кабеля
электрических опорах с самими опорами ( смотри изобретение № 154506 «Панель
противовзрывная» разрушение ледяного нароста , происходит при демпфирующих
нагрузках» )
https://en.ppt-online.org/836557
Повышения надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И
КОЛЕБАНИЙ
ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с увеличение демпфирующей
способность соединения воздушных линий, при импульсных растягивающих и
динамических нагрузках, за счет демпфирующей петли по изобретению номер 154506
«Панель противовзрывная» Способ разрушения ледяных наростов на воздушном кабеле
(патент US6518497 US США ) и устройство для его осуществления и
обеспечение надежности ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И
КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ с
использованием демпфирующей петли c завихрением магнитных потоков https://en.pptonline.org/836284
Конструктивные решения повышения ДЕМПФИРОВАНИЯ при КОЛЕБАНИЙ
ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ и вантовых тросов В УСЛОВИЯХ
ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ, за счет закручивания по виткам спирали, тросом в
полимерной оплетке, что не позволяет проводам вантовым тросам и проводам
колебаться с большой амплитудой. Тем самым ветер гасит сам себя
https://en.ppt-online.org/833763 https://en.ppt-online.org/836557
Рекомендации конструктивных решения по ограничению гололедообразования
воздушных линий электропередач в условиях гололедных и ветровых нагрузок с помощью
демпфирующей петл, расположенной в месте крепления кабеля электрических опор с
самими опорами, что не позволяет образовываться ледяным наростам
(гололедообразованию). С помощью демпфирующей петли, расположенной в месте
крепления кабеля электрических опорах, с самими опорами , согласно изобретения №
154506 «Панель противовзрывная». Разрушение ледяного нароста , происходит ,
за счет демпфирования воздушных проводов или за счет магнитных потоков с
завихрением: по американскому изобретению «Method and apparatus for breaking ice
assertion on an aerial cable» US 6518497 USA Method and apparatus for breaking ice
accretions on an aerial cable https://patents.google.com/patent/US6518497
https://www.compusult.com/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2005/Papers/IW18.PDF
https://ppt-online.org/838902
Изобретатель Минасян Армен Минасович (RU) является автором следующих патентов:
298

299.

Виброизолятор
Изобретение относится к средствам виброизоляции различного вида аппаратуры и других
объектов в любой области техники. Виброизолятор содержит параллельно расположенные
опорные элементы, которые соединены с концами изогнутых по дуге окружности отрезков
многожильного стального троса. Внутренняя периферийная часть одного опорного элемента,
например нижнего, выполнена с ограничителем бокового и вертика...
2301924
Виброизолятор
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибраций и может быть использовано
в любой области техники. Виброизолятор содержит упругий элемент из дугообразных отрезков
стального троса и опорные диски. Упругий элемент разделен на две группы, одна группа
299

300.

состоит из дугообразных отрезков, изогнутых внутрь к оси виброизолятора, а другая группа - из
отрезков, изогнутых наружу от оси виброизоля...
2301925
Виброизолирующая опора
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации и может быть использовано
в любой области техники. Опора содержит опорное основание и упругий элемент, состоящий
из отрезков стального каната подковообразной формы, собранных в группы. Опорные и
прижимные пластины расположены под углом к вертикальной оси опоры и концами
закреплены в поперечных полукруглых пазах. Опора содержит планки, в...
2336448
Виброизолирующее устройство
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации. Устройство содержит
опорные элементы и упругий элемент из непрерывного стального каната. Упругий элемент
соединяет опорные элементы поочередным плетением с образованием петель каната и
фиксацией его в петлеудерживающих элементах. Участки каната около петлеудерживающих
элементов каждой из смежных петель расположены в непосредственной бл...
2341704
Листовая рессорная опора
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации и может быть использовано
в любой области техники. Листовая рессорная опора содержит пары пакетов листовых пружин,
которые в плавающем и неподвижном опорных элементах расположены противоположно друг
другу с определенным зазором под конусную часть неподвижного опорного элемента. При
этом каждая пара пакетов крепится индивидуально крепежн...
2345907
300

301.

Виброизолятор
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации и может быть использовано
в любой области техники. Виброизолятор содержит тороидальный упругий элемент из
стального каната и опорные диски. Диски выполнены в виде двух пар наружных и внутренних
прижимных элементов со средствами, обеспечивающими ограничение сдвига, растяжения и
сжатия виброизолятора при нагрузках, больше допустимых. Сред...
2346195
Виброизолятор
Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению. Виброизолятор
содержит торообразный упругий элемент из стального каната, навитого по спирали. Между
дисками расположены витки каната, установленные перпендикулярно оси опоры в
диаметрально противоположных точках спирали витка. Дополнительный упругий элемент
расположен внутри основного. Витки основного упругого элемента охваты...
2351816
Виброизолятор шкворня
Изобретение относится к области тепловозостроения и путевых машин. Виброизолятор
содержит упругие элементы, расположенные между опорными кольцами, и средство крепления
упругих элементов к опорным кольцам. Упругие элементы выполнены из трех пружин,
расположенных равномерно по окружности опорных колец, или пружин с дополнительным
упругим элементом. Средство крепления упругих элементов выполнено из...
2380591
Ударовиброизолятор
301

302.

Изобретение относится к средствам защиты от ударов и вибрации. Ударовиброизолятор
содержит опорные элементы с петлеудерживающими средствами, упругий элемент в виде
витой пружины сжатия, основной и дополнительный гасящие элементы, регулировочные
элементы натяжения пружин, буферы плавного ограничения хода пружин и гасящих элементов,
шумоизолирующие средства. Основной гасящий элемент из непрерывного...
2383795
Виброизолятор
Изобретение относится к средствам защиты объектов от вибрации. Виброизолятор содержит
опорные элементы с петлеудерживающими средствами, пружину сжатия, торообразный
упругий элемент из композиционного материала или торообразный пневмобаллон,
регулировочные элементы, буфер и гасящий элемент. Гасящий элемент из стального каната
соединяет опорные элементы с образованием петель и фиксацией их в петлеу...
2383796
Стенд для испытания успокоителей колебаний валов
Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для
создания стендов и устройств для исследования успокоителей (антивибраторов и демпферов)
колебаний валов. Устройство содержит основание, служащее для установки испытуемых
успокоителей, вал, установленный в двух опорах, одна из которых выполнена в виде набора из
четырех рам, расположенных последовательно одна в друг...
2383879
Гаситель колебаний валов
Изобретение относится к машиностроению. Гаситель содержит ступицу, подшипник ступицы,
корпус, инерционную маховую массу, по крайней мере, одну пару упругих элементов. Каждый
упругий элемент выполнен в виде замкнутой с круглыми витками спирали из стального каната и
302

303.

имеет торообразную форму. Упругие элементы в паре расположены симметрично-зеркально
по обеим поперечным плоскостям кольцевой инерционн...
2384769
Цилиндрический канатный виброизолятор
Изобретение относится к средствам защиты от вибрации, ударов, сотрясений. Виброизолятор
содержит упругий элемент в виде стального каната, навитого по спирали. Первая и вторая
опорные цельные или сборные пластины выполнены с цилиндрическими отверстиями или
канавками, оси которых расположены в поперечных плоскостях опорных пластин. Через
отверстия или канавки пропущены витки упругого канатного элем...
2390668
Виброизолирующее устройство
Изобретение относится к средствам защиты от вибраций объектов тяжелого машиностроения.
Виброизолирующее устройство содержит верхний и нижний опорные элементы с прижимными
кольцами, гасящий и упругий элементы. Гасящий элемент выполнен из непрерывного стального
каната и соединяет опорные элементы поочередным плетением с образованием петель и
фиксацией в петлеудерживающих элементах. Прижимные кольца...
2403466
Цилиндрический канатный виброизолятор
Изобретение относится к средствам защиты от вибрации, ударов и сотрясений. Виброизолятор
содержит упругий элемент в виде стального каната, навитого по спирали, первую и вторую
опорные пластины с отверстиями. Оси отверстий расположены в поперечных плоскостях
опорных пластин. Через отверстия пропущены витки упругого канатного элемента, которые
зафиксированы в отверстиях опорных пластин крепежными с...
2413102
303

304.

Поршневая машина (варианты)
Изобретение относится к машиностроению и может применяться в двигателях внутреннего
сгорания, а также в поршневых компрессорах, насосах и системах гидравлики. Поршневая
машина, содержащая цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в
его канавках компрессионными кольцами с замком и динамический усилитель компрессии
(ДУК). ДУК по первому варианту выполнен в виде глухого иксообразно...
2431755
Виброуспокоитель горизонтальных колебаний
Изобретение относится к машиностроению. Виброуспокоитель содержит регулируемое
упругодемпфирующее устройство с упорными фланцами и буфером между ними и
регулируемую составную тягу. Составная тяга содержит ведущую и ведомую части, удлиненную
гайку с контргайками. Ведущая часть тяги соединена с источником вибрации, а ведомая - с
подвижным упорным фланцем. Демпфирующее устройство выполнено из дугооб...
2475659
Канатный виброизолятор
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит упругий элемент в виде
спирали из стального каната, пару наружных и пару внутренних пластин, скрепленных между
собой крепежными средствами. Внутренние пластины выполнены с пазами для обхвата и
фиксирования стального каната с двух диаметрально противоположных сторон. Пазы
выполнены только на внутренних пластинах и имеют форму разорванн...
2478845
Виброизолирующее устройство
304

305.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующее устройство содержит
упругодемпфирующий элемент из непрерывного стального каната с образованием петель и
дополнительные демпфирующие упругие и упругодемпфирующие элементы. Верхний и нижний
опорные элементы выполнены в виде плоских прямых пластин таврового профиля.
Петлеудерживающие средства выполнены в виде двух пар прижимных пластин прямоуг...
2479765
Зубчатое колесо
Изобретение относится к средствам и способам снижения вибрации, шума и колебаний
зубчатых передач различного оборудования, машин, агрегатов, механизмов, насосов,
турбокомпрессоров, редукторов, мультипликаторов, многоступенчатых коробок передач, колес
рельсового транспорта. Зубчатое колесо состоит из обода (2) с зубьями и диска (1) со ступицей
(3) и разделено равномерно по окружности кольцевым за...
2486392
Ударовиброизолятор
Изобретение относится к машиностроению. Ударовиброизолятор содержит упругий,
упругодемпфирующий канатный, опорные и разделительные элементы и крепежные средства.
Упругодемпфирующий канатный элемент выполнен в виде группы последовательно
соединенных отдельных канатных виброизоляторов. Разделительные элементы выполнены с
цилиндрическими выступами. Внутренняя цилиндрическая часть цилиндрических выс...
2527416
Муфта
Изобретение относится к области упругих неопорных соединений, а именно к муфтам. Муфта
содержит ведущую и ведомую части, размещенный между ними змеевидный тросовый
упругодемпфирующий элемент в форме решетки с петлями и двумя парами наружной и
305

306.

внутренней опорных планок. Средства установки троса в опорных планках выполнены в виде
полукруглых поперечных пазов с перемычками. Перемычки выполнены укор...
2548265
Амортизатор
Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит тросовый виброгаситель
зигзагообразной формы и ударозащитное устройство из пружин сжатия. Опорные диски
выполнены с внутренним выступом и резьбовым отверстием. Прижимные кольца выполнены с
продольными резьбовыми отверстиями по окружности и установлены на обращенных друг к
другу поверхностях опорных дисков. Между опорными дисками и приж...
2550583
Виброизолирующая опора судовой дизельной энергетической установки
Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующая опора содержит упругий
элемент в виде стального каната, навитого по спирали, и крепежные средства. Витки упругого
элемента пропущены через цилиндрические отверстия опорных пластин. Корпус опоры
выполнен в форме параллелепипеда. Упругий элемент выполнен в виде одной пары
последовательно соединенных элементов. Между внутренними подвижными оп...
2604751
Виброизолирующая опора судовой дизельной энергетической установки
Изобретение относится к машиностроению. Опора содержит наружные и внутренние нижние и
верхние плоские опорные элементы, упругий, упругодемпфирующий и крепежные элементы.
Упругий элемент выполнен из двухрядных одинарных или нескольких концентрических пружин
сжатия между наружными опорными элементами. Центрирующее средство пружин сжатия
выполнено в виде сквозных отверстий на внутренних опорных элеме...
2611325
306

English Русский Правила