Организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства "Защита и безопасность городов» - «Сейсмофонд»

1.

Газета «Земля РОССИИ» №134
Карта СБЕР : 2202 2006 4085 5233 Счет получателя:
40817810455030402987
[email protected]
[email protected] [email protected]
От 02.09.2021 (921) 962-67-78
197371, СПб, а/я газета «Земля РОССИИ»
[email protected] 276 стр
Свидетельство регистрации Северо –Западном региональном управлении государственного Комитет РФ по печати
(г.СПб) номер П 0931 от 16.05.94. Газета перерегистрирована 19.06.1998, в связи со сменой учредителей , добавлен.
иностран языков. ОО «Сейсмофонд» ИНН: 2014000780, ОГРН : 1022000000824
Исх. № ЗР -134 от 02. 09 2021
Организация - Фонд поддержки и развития сейсмостойкого
строительства "Защита и безопасность городов» - «Сейсмофонд»
ИНН – 2014000780 при ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от
27.05.2015 (911) 175-84-65, (921)962-67-78, (999) 535-47-29
190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4
СПб ГАСУ ОГРН 1022000000824
[email protected] [email protected]
Фактический адрес: 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д
[email protected]
4 Юр/ адрес: Улица им С.Ш.ЛОРСАНОВА дом 6 г. Грозный
(921) 962-67-78
[email protected] [email protected]
1

2.

Испытательный центр СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат №
RA.RU.21СТ39, выдан 23.06.2015), ПГУПС ФГБОУ ВПО «Механическая лаборатория им. проф.
Н.А.Белелюбского», 190031, СПб, Московский пр.9, № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, SP01.01.406.045 от
27.05.2014, ИЦ «ПКТИ -Строй-ТЕСТ», Организация "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ИНН 2014000780 ОГРН:
1022000000824 (921) 962-67-78, (999) 535-47-29, (996) 798-26-54, (911) 175-84-65 [email protected]
[email protected] [email protected] [email protected]
На фотографии изобретатель РСФСР Андреев Борис Александрович, автор
конструктивного решения по использованию фрикционно -демпфирующих связей
(компенсаторов) для применения для виброизолирующих опор , с
зафиксированными запорными элементов в штоке, по линии вибрационной
нагрузки , согласно изобретения № 165076 «Опора сейсмостойкая» для увеличения
демпфирующей и виброизолирующей способности, , при импульсных
растягивающих нагрузках, для обеспечения многокаскадного демпфирования , для
улучшения демпфирующих свойств фрикционно- демпфирующих и
виброизолирующих опор , согласно изобретениям проф ПГУПС дтн проф Уздина А М
№№ 1168755, 1174616, 1143895 и внедренные в США, Канаде, Китае, Новой Зеландии
и Японии
Разработан типовой альбома ШИФР 1010-2с.2021, к проекту
конструкторской документации с использованием демпфирующей
вибрации , путем обеспечения многокаскадного демпфирования
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 -144 24 августа 2021
2

3.

Спецвыпуск № 134 от 02 .09.2021 редакции газеты «Земля РОССИИ» орган Крестьснеого информационого агентство
Демпфирующие и виброизолирующие опоры для снижения вибрации
и механического шума энергетических установок и присоединенных
механических систем УДК 504.06:534:83
Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ и
САНКТ ПЕТЕРБУРГСКАЯ
ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ «ТВОРЧЕСКИЙ СОЮЗ ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ» Попов Юрий Гаврилович
Предложены конструкция универсальной виброизолирующей опоры с
регулируемыми параметрами гашения вибраций энергетических
3

4.

установок и присоединенных механических систем. Описаны
результаты экспериментальной апробации универсальной
виброизолирующей опоры.
Ключевые слова: вибрация, энергетическая установка,
виброизолирующая опора, апробация.
1. ВВЕДЕНИЕ
Энергетические установки (двигатели транспортных средств,
насосы, компрессоры, вентиляторы, воздуходувки, теплообменники,
стационарные двигатели и пр.) получили широкое использование в
самых различных отраслях (машиностроение, транспорт,
энергетика, химическая промышленность и др.), в том числе для
транспортировки газов и жидкостей по трубопроводным
системам. При этом вибрация и связанный с ней механический шум
энергетических установок и присоединенных механических систем
(трубопроводов, агрегатов и др.) являются факторами,
оказывающими существенное влияние на надежность,
долговечность, производительность и другие параметры при
эксплуатации энергетических установок .
Кроме того, интенсивная вибрация при эксплуатации
энергетических установок и механический шум способствуют
снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении
работы, оказывают влияние на быстроту реакции, сбор
информации и аналитические процессы. В результате наряду с
ухудшением здоровья человека происходит снижение безопасности,
производительности и качества труда. Вибрация также опасна с
точки зрения воздействия на человека ввиду возможного
возникновения резонанса колебаний внутренних органов и частей
тела человека.
В связи с этим актуальным является снижение негативного
воздействия вибрации и механического шума на энергетические
установки и присоединенные трубопроводные системы.
4

5.

Существенный вклад в генерацию вибраций и низкочастотного
звука вносят колебания давления в потоке теплоносителя.
Возникающие при работе энергетических установок и
присоединенных механических систем низкочастотные пульсации
давления жидкости и газа являются источником интенсивной
вибрации и могут вызывать преждевременный износ оборудования и
негативное воздействие на работников.
Одним из эффективных решений по снижению вибрации
энергетических установок и присоединенных трубопроводных
систем является использование виброизолирующих опор.
Аналитический обзор показал, что существующие конструкции
виброизолирующих опор, используемых для снижения вибрации
энергетических установок и присоединенных механических систем,
не всегда достаточно эффективны. В статье описаны
разработанная автором универсальная виброизолирующая опора и
результаты еѐ экспериментальной апробации.
2. РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОЙ АДАПТИВНОЙ
ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЙ ОПОРЫ
Автором разработана универсальная виброизолирующая опора с
регулируемыми параметрами гашения вибраций, такими как
степень виброизоляции опоры и максимальная статическая нагрузка
Проведѐн анализ различных методов виброизоляции оборудования и
виброизолирующих опор, предлагаемых мировыми производителями.
В ходе анализа процесса компенсации вибрации были сформированы
исходные данные для расчѐта виброизолирующей опоры. Расчѐт
состоит из четырех основных частей: выбор демпфирующего
материала для рабочего тела, расчет размера рабочего тела и
5

6.

описание принципа изменения его параметров, расчет параметров
виброизолирующей опоры, подбор регулировок виброизолирующей
опоры.
а)
б)
в)
Общий вид разработанной конструкции универсальной
виброизолирующей опоры показан на рис. 1 а) , б)и в).
Основываясь на полученных данных, была сконструирована новая
конструкция виброизолирующей опоры с регулируемыми
параметрами на основе эластомера, которая удовлетворяет всем
требованиям виброизоляции, и имеет экономическую
эффективность от внедрения. Общий вид разработанной
конструкции универсальной виброизолирующей опоры показан на
рис. 1 а) , б) и в).
Спроектированная конструкция виброизолирующей опоры обладает
следующими параметрами:
- Рекомендуемая максимальная статическая нагрузка: F10% =
2200 H;
- Рекомендуемая минимальная статическая нагрузка: F10% =
1000 Н;
- Максимальная динамическая нагрузка при максимальной
статической нагрузке: F20% = 4300 H;
- Максимальная динамическая нагрузка при минимальной
статической нагрузке: F20% = 2500 H;
- Статическая деформация рабочего тела: s=3,7-7 мм;
6

7.

- Длина рабочего тела: h=37-70 мм;
- Частота колебаний изолируемого объекта при степени изоляции
более 50%: 600-4000 1 /мин.
Конструктивная особенность опоры состоит в том, что ее
конструкция позволяет регулировать степень демпфирования,
максимальную рабочую нагрузку и статическую деформацию
виброизолирующей опоры благодаря регулировочной демпферов
сухого трения гайками , которая, выкручиваясь, изменяет рабочую
поверхность демпферов скольжения (в нашем случае по
изобртениям проф дтн ПГУПС А.М.Уздина изготовленную из
акрилонитрилбутадиенкаучу- ка (NBR)), в результате чего
изменяются вышеперечисленные параметры.
Рис. 2. Схематичный разрез опоры с разным положением регулятора
Рис. 3. Опытный образец виброопоры
7

8.

На основании разработанной конструкции спроектирована и
изготовлена виброопора, опытный образец которой показан на рис.
3. Осуществлены экспериментальные исследования
виброакустических характеристик разработанного и
изготовленного опытного образца виброопоры.
3. АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЙ
ОПОРЫ
Для экспериментальной апробации разработанной
виброизолирующей опоры была использована лабораторная
установка по исследованию вибрации и механического шума
энергетических установок и присоединенных механических систем
Обладая сравнительной простотой конструкции, дешевизной,
удобством изменения параметров системы, лабораторная
установка, тем не менее, позволяет с высокой степенью точности
моделировать низкочастотные вибрации трубопроводов
энергетических установок и оценивать эффективность различных
виброопор по снижению вибрации трубопроводов.
С помощью данной лабораторной установки проведены
лабораторные исследования виброакустических характеристик
энергетических установок и присоединенных механических систем
для варианта "трубопровод - энергетическая установка".
Анализ результатов измерений позволяет сделать следующие
основные выводы.
1. Использование опытного образца виброопоры, установленного
на энергетическую установку (компрессор) позволяет достичь
значительного снижения вибрации компрессора по сравнению с
использованием штатной опоры компрессора.
8

9.

2. Более высокая эффективность опытного образца виброопоры,
установленного на энергетическую установку (компрессор), по
сравнению с использованием штатной опоры компрессора
подтверждается экспериментально при различных расстояниях от
вибродатчика до источника вибрации (компрессора).
3. Экспериментально полученный эффект снижения вибрации
компрессора при испытании опытного образца виброопоры
возрастает по мере увеличения расстояния между источником
вибрации (энергетической установкой, в качестве которой
используется компрессор) и местом установки вибродатчика. При
расстоянии L1 = 20 см эффективность опытного образца
виброопоры по сравнению со штатной опорой компрессора по
снижению уровня виброускорения достигает 10,5 дБ, при
расстоянии L2 = 10 см - 8,6 дБ.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработанная конструкция универсальной виброизолирующей
опоры обеспечивает высокую степень виброизоляции, что позволяет
снизить влияние вибрации на энергетическую установку и повысить
надежность и долговечность ее эксплуатации, а также
производительность работы.
Эффективность виброизолирующей опоры по снижению вибрации
энергетических установок подтверждена экспериментальным
путем с помощью созданной лабораторной установки. Полученный
эффект снижения уровня виброускорения достигает 10,5 дБ.
Приложение изобретения и патенты Опора сейсмостойкая сейсмоизолирующая
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром « D»,
которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 по подвижной посадке, например Н9/f9. В стенке
корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен калиброванный болт
3.Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «z» и длиной «l». В штоке вдоль оси
выполнен продольный (глухой) паз длиной «h» (допустимый ход штока) соответствующий по ширине диаметру
калиброванного болта 3 , проходящего через паз штока.
9

10.

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, на который 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 уменьшению зазоров « z» корпуса и увеличению усилия сдвига в сопряжении отверстие
корпуса-цилиндр штока. Зависимость усилия трения в сопряжении корпус-шток от величины усилия затяжки
гайки(болта) определяется для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов,
шероховатости поверхностей и др.) экспериментально
Е04Н9/02
Опора сейсмостойкая
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 , F15B5/02 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
10

11.

горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при
расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство для
фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических
воздействий по Патенту TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and
anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
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
11

12.

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.
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 предварительно по подвижной
посадке, например H7/f7.
В стенке корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в
которых установлен запирающий элемент-калиброванный болт 3. Кроме
того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и
длиной «l». В теле штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной
«h» (допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру
калиброванного болта, проходящего через этот паз. В нижней части корпуса 1
выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней
12

13.

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,
на с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя
шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока
контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия.
Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и
уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь
приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в
сопряжении отверстие корпуса – цилиндр штока.
Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины
усилия затяжки гайки (болта) и для каждой конкретной конструкции
(компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей,
направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При
воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в
сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза
выполненного в теле штока, без разрушения конструкции.
Формула (черновик) Е04Н9
19.12.15
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним
подвижный узел (…) закрепленный запорным элементом отличающийся
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,
13

14.

параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза длина
которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза
штока.
14

15.

15

16.

16

17.

17

18.

18

19.

Р Е Ф Е Р А Т изобретения на полезную модель Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими
демпферами сухого трения
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения предназначена для
сейсмозащиты оборудования, сооружений, объектов, зданий от сейсмических, взрывных, вибрационных,
неравномерных воздействий за счет использования спиралевидной сейсмоизолирующей опоры с упругими
демпферами сухого трения и упругой гофры, многослойной втулки (гильзы) из упругого троса в
полимерной из без полимерной оплетке и протяжных фланцевых фрикционно- податливых соединений
отличающаяся тем, что с целью повышения сеймоизолирующих свойств спиральной демпфирующей опоры
или корпус опоры выполнен сборным с трубчатым сечением в виде раздвижного демпфирующего «стакан» и
состоит из нижней целевой части и сборной верхней части подвижной в вертикальном направлении с
демпфирующим эффектом, соединенные между собой с помощью фрикционно-подвижных соединений и
контактирующими поверхностями с контрольным натяжением фрикци-болтов с упругой тросовой втулкой
(гильзой) , расположенных в длинных овальных отверстиях, при этом пластины-лапы верхнего и нижнего
корпуса расположены на упругой перекрестной гофры (демпфирующих ножках) и крепятся фрикци-болтами с
многослойным из склеенных пружинистых медных пластин клином, расположенной в коротком овальном
отверстии верха и низа корпуса опоры.
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения , содержащая трубообразный
спиралевидный корпус-опору в виде перевернутого «стакан» заполненного тощим фиробетоно и сопряженный
с ним подвижный узел из контактирующих поверхностях между которыми проложен демпфирующий трос в
пластмассой оплетке с фланцевыми фрикционно-подвижными соединениями с закрепленными запорными
элементами в виде протяжного соединения.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено восемь симметричных или более открытых
пазов с длинными овальными отверстиями, расстояние от торца корпуса, больше расстояния до нижней
точки паза опоры.
Увеличение усилия затяжки фрикци-болта приводит к уменьшению зазора <Z> корпуса, увеличению сил трения
в сопряжении составных частей корпуса спиралевидной опоры и к увеличению усилия сдвига при внешнем
воздействии.
19

20.

Податливые демпферы спиральной сейсмоизолирующей опора с упругими демпферами сухого трения,
представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения по свинцовому
листу в нижней и верхней части виброизолирующих, сейсмоизолирующих поясов, вставкой со свинцовой шайбой
и латунной гильзой для создания протяжного соединяя.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками в спиральной сейсмоизолирующей опоре с
упругими демпферами сухого трения, с вбитыми в паз шпилек обожженными медными клиньями,
натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие. Количество болтов
определяется с учетом воздействия собственного веса ( массы) оборудования, сооружения, здания, моста и
расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва,
2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Сама составная спиралевидная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения,
выполнена спиралевидной в виде перевернутого «стакана» с заполненная тощим фибробетоном, трубчатая
либо стаканчато-трубного вида на фланцевых, фрикционно – подвижных соединениях с фрикци-болтами
установленная на перекрестную виброизолирующею упругою гофру ( демпфирующие ножки) на свинцовых
листах .
Фрикци-болт с тросовой втулкой (гильзой) - это вибропоглотитель пиковых ускорений (ВПУ) с помощью
которого поглощается вибрационная, взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт
снижает на 2-3 балла импульсные растягивающие нагрузки при землетрясениях и взрывной нагрузки от
ударной воздушной волны. Фрикци–болт повышает надежность работы вентиляционного оборудования,
сохраняет каркас здания, мосты, ЛЭП, магистральные трубопроводы за счет уменьшения пиковых ускорений,
за счет протяжных фрикционных соединений, работающих на растяжение. ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п.
10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Упругая втулка (гильза) фрикци-болта состоящая из стального троса в пластмассовой оплетке или без
пластмассовой оплетки, пружинит за счет трения между тросами, поглощает при этом вибрационные,
взрывной, сейсмической нагрузки , что исключает разрушения сейсмоизолирующего основания , опор под
агрегатов, мостов , разрушении теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого автотранспорта и
вибрации от ж/д . Надежность friction-bolt на виброизолирующих опорах достигается путем обеспечения
многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных
растягивающих нагрузках на здание, сооружение, оборудование,труопровоы, которое устанавливается на
спиральных сейсмоизолирующих опорах, с упругими демпферами сухого трения, на фланцевых фрикционноподвижных соединениях (ФФПС) по изобретению "Опора сейсмостойкая" № 165076 E 04 9/02 , опубликовано:
10.10.2016 № 28 от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент) Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И, RU 2413098 F 16 B 31/02
"Способ для обеспечения несущей способности металлоконструкций с высокопрочными болтами"
В основе спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения, на фрикционных
фланцевых соединениях, на фрикци-болтах (поглотители энергии) лежит принцип который называется
"рассеивание", "поглощение" вибрационной, сейсмической, взрывной, энергии.
Использования фланцевых фрикционно - подвижных соединений (ФФПС) для спиральной сейсмоизолирующей
опоры, с упругими демпферами сухого трения, на фрикционно –болтовых и протяжных соединениях с
демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом-фрикци-болтом ), имеет пару структурных
20

21.

элементов, соединяющих эти структурные элементы со скольжением, разной шероховатостью
поверхностей в виде демпфирующих тросов или упругой гофры ( обладающие значительными фрикционными
характеристиками, с многокаскадным рассеиванием сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Совместное скольжение включает зажимные средства на основе friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt
), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит перемещение (скольжение) фрагментов
фланцевых фрикционно-подвижных соединений ( ФФПС), спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими
демпферами сухого трения, скользящих и демпфирующих фрагментами спиральной , винтовой опоры , по
продольным длинным овальным отверстиям виброиолирующей и сейсмоизолирующей опоры. Происходит
поглощение энергии, за счет трения частей корпуса опоры при сейсмической, ветровой, взрывной нагрузки,
что позволяет перемещаться и раскачиваться спирально-демпфирующей и пружинистой опоры с
оборудованием на расчетное допустимое перемещение, до 3-5 см ( по расчету на сдвиг в SCAD Office , и
спиралевидная сейсмоизолирующая опора, рассчитана на одно, два землетрясения или на одну взрывную
нагрузку от ударной взрывной волны.
После длительной вибрационной, взрывной, сейсмической нагрузки, на спиралевидную сейсмоизолирующею
опору с упругими демпферами сухого трения, необходимо заменить сломанные упругие гофрированные
ножки, смятые троса или гофру вынуть из контактирующих поверхностей, обмотать скользящий
двигающий шток –спиралевидный перевернутый «стакан» вставить опять в новый трубчатый стакан ,
забить в паз латунной шпильки демпфирующего узла крепления, новые упругопластичный стопорные
обожженные медный многослойный клин (клинья), с помощью домкрата поднять и выровнять
виброизолирующею опору под вентиляционным агрегатом, оборудования, сооружения, здание, теплотрассу,
трубопровод и затянуть новые фланцевые фрикци- болтовые соедиения, с контрольным натяжением, на
начальное положение конструкции с фрикционными соединениями, восстановить протяжного соединения на
сейсмоизолирующей демпфирующей опоре, для дальнейшей эксплуатации после взрыва, аварии, землетрясения
для дальнейшей эксплуатации для надежной сейсмозащиты, виброизоляции от многокаскадного
демпфирования агрегатов , сооружения, трубопровода новой восстановленной спиральной
сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения и усилить основания под трубопровод,
теплотрассу, агрегаты, оборудования, задний и сооружений
Описание заявки на изобретение на полезную модель Спиральная
сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения Е04Н 9/02
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты агрегатов,
оборудования, зданий, мостов, сооружений, магистральных трубопроводов, линий
электропередач, рекламных щитов от сейсмических воздействий за счет
использования спиральной сейсмоизолирующей, виброизолирующей опоры с
упругими демпферами сухого трения установленных на пружинистую гофру с
ломающимися демпфирующими ножками при при многокаскадном демпфировании и
21

22.

динамических нагрузках на протяжных фрикционное- податливых соединений проф.
ПГУПС дтн Уздина А М "Болтовое соединение" №№ 1143895 , 1168755 , 1174616
"Болтовое соединение плоских деталей".
Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических
воздействий. Известно, например, болтовое соединение плоских деталей встык,
патент RU №1174616, F15B5/02 с пр. от 11.11.1983, RU 2249557 D 66C 7/00 " Узел
упругого соединения трехглавного рельса с подкрановой балкой ", RU № 2148 805 G
01 L 5/24 "Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения
"
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано
для виброизоляции зданий, сооружений, технологического оборудования и
трубопроводов. Система содержит спиралевидную сейсмоизолирующею опору
с упругими демпферами сухого трения в виде спиральной сейсмоизолирующей
опоры с разной жесткостью, демпфирующий элемент стального листа свитого
по спирали. Использование изобретения позволяет повысить эффективность
сейсмозащиты и виброизоляции в резонансном режиме.
Изобретение относится к строительству и машиностроению и может быть
использовано для виброизоляции технологического оборудования, агрегатов
трубопроводов и со смещенным центром масс, например станки токарной
группы, ткацкие станки, платформы вентиляционных агрегатов и др.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является
виброизолирующая система по патенту РФ №2649484, F16F 7/00 (прототип),
содержащая, четыре виброизолятора с маятниковым подвесом, имеющих разную
жесткость и связанных с опорными элементами оборудования.
Недостатком известного устройства является недостаточная
эффективность на резонансе из-за отсутствия демпфирования колебаний.
Технический результат - повышение эффективности демпфирующей
22

23.

сейсмоизоляции в резонансном режиме и упрощение конструкции и монтажа
сейсмоизолирующей опоры.
Это достигается тем, что в демпфирующая сейсмозащита для зданий и
сооружений , содержащей по крайней мер, за счет демпфирующей спиральной
опоры , имеющих разную жесткость и связанных с опорными элементами
оборудования, дополнительно содержится платформа, на которой крепится
виброизолируемое зданий, сооружение, трубопровод и которая опирается на
спиральную сейсмоизолирующую опору с упругими демпферами сухого трения и
демпфирующий элемент в виде на фрикционно –подвижных болтовых соединений
для обеспечения сейсмостойкости , расположенные по спирали стальных листов в
вертикальной и горизонтальной плоскости, при этом спиралевидная
сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения установлена с
использованием фрикци-болта с забитым обожженным медным
упругопластичным клином, конце демпфирующий элемент, а демпфирующий
элемент выполнен в виде медного клина забитым в паз латунной шпильки с
медной втулкой, при этом нижняя часть штока соединена с основанием
спиральной опоры , жестко соединенным с демпирующей спиральной стальной
лентой на фрикционно –подвижных болтовых соединениях для обеспечения
демпфирования спиралевидной опоры
На фиг. 1 представлена общая компоновочная схема вид с верху спиральной
сейсмоизолирующей опорй с упругими демпферами сухого трения по спирали
состоящих из трех колец листов в виде спиралевидного вытянутого стаканчика с
пружинистыми демпферами сухого трения и пружинистыми характеристиками
Предлагаемой спиральной сейсмоизолирующей опора с упругими демпферами
сухого трения
На фиг. 1 - вид сверху - схема демпфирующего элемента спиралей, выполненных
в три витка , вытянутых спиралей на фрикционно- подвижных болтовых
соединениях, с длинными овальными отверстиями в виде упругих колец в виде
упругодемпфирующей , демпферов с сухим трением
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения,
виброизолирующая система для зданий и сооружений, содержит основание 3 и 2 –
23

24.

овальные отверстия , для болтов по спирали и имеющих одинаковую жесткость
и связанных с опорными элементами верхней части пояса зданий или сооружения я.
Система дополнительно содержит опорную пластину 3, которая крепится
фрикци-болтом с пропиленным пазов в латунной шпильки для забитого медного
обожженного стопорного клина ( не показан на фигуре 2 ) и которая опирается на
нижний пояс основания и демпфирующий элемент 1 в виде спиральновидной
сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения за счет
применения фрикционно –подвижных болтовых соединениях, выполненных по
изобретению проф дтн ПУГУПС №1143895, 1168755, 1174616, 2010136746 «Способ
защиты зданий», 165076 «Опора сейсмостойкая» В спиралевидную трубчатую
опору , после сжатия расчетной нагрузкой , внутрь заливается тощий по расчету
фибробетон по нагрузкой , сжатой спиральной сейсмоизолирующей опоры
Демпфирующий элемент спиралевидной опоры , выполнен в виде спиральной
сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения за счет
фрикционно-подвижных соединениях (ФПС)
Сталь для демпфирующей спирально опоры , марки ЭИ-708, а диаметр опоры е
находится в оптимальном интервале величин 20 см- 40 смм.
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения,
работает следующим образом.
При колебаниях грунта сейсмоизолирующая и виброизолирующая опора для
демпфирующей сейсмоизоляции объекта, здания, сооружения, трубопровода (на
чертеже не показан) с упругими демпферами сухого трения , для спиралевидной
сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения , элементы 1 и
4 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем
самым динамическое воздействие на демпфирующею сейсмоизоляцию объект, т.е.
обеспечивается пространственную сейсмозащиту, виброзащиту и защита от
ударной нагрузки воздушной волны
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения, как
виброизолирующая система работает следующим образом.
24

25.

При колебаниях виброизолируемого объекта , спиральная сейсмоизоляция на
основе фрикционо-подвижных болтовых соединениях , расположенные в длинных
овальных отверстиях воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем
самым динамическое воздействие на здание, сооружение, трубопровод.
Горизонтальные нагрузки воспринимаются спиральными сейсмоизоляторами 1,
и разрушение тощего фибробетона 4 расположенного внутри спиральной
демпфирующей опоры .
Предложенная виброизолирующая система является эффективной, а также
отличается простотой при монтаже и эксплуатации.
Упругодемпфирующая спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими
демпферами сухого трения работает следующим образом.
При колебаниях объекта защиты спиральной сейсмоизолирующей опоры с
упругими демпферами сухого трения , которые воспринимает вертикальные
нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на здание , сооружение .
Горизонтальные колебания гасятся за счет фрикци-болта расположенного в при
креплении опоры к основанию фрикци-болтом , что дает ему определенную
степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости.
Соединение содержит металлические листы свитые в три слоя петлей снятые
фрикционо –подвижными болтовыми соединениями для обеспечения
сейсмостойкости. В стальных листах , в виде вытянутого по спирали и
спиралевидной формы в три витка , в которых выполнены длинные овальные
отверстия, через которые пропущены болты . 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.
25

26.

Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края длинных овальных
отверстий для скольжения при многокаскадном демпфировании и после разрушения
при импульсных растягивающих нагрузках или при многокаскадном демпфировании ,
уже не работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора
края, в длинных овальных отверстий, соединение начинает работать упруго за счет
разрушения фибробетона, а затем происходит разрушение соединения за счет
смятия листов и среза болтов, что нельзя допускать . Сдвиг по вертикали
допускается 2 - 4 см или более
Недостатками известного решения аналога являются: не возможность
использовать опоры как сейсмоизолирующие демпфирующее основание, ограничение
демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль
овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по
трению. Известно также устройство для фрикционного демпфирования
антиветровых и антисейсмических воздействий, патент TW201400676(A)-2014-01-01.
Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10, патент
США Structural stel bulding frame having resilient connectors № 4094111 E 04 B 1/98, RU №
2148805 G 01 L 5/24 "Способ определения коэффициента закручивания резьбового
соединения" , RU № 2413820 "Фланцевое соединение растянутых элементов
замкнутого профиля", Украина № 40190 А "Устройство для измерения сил трения по
поверхностям болтового соединения" , Украина патент № 2148805 РФ "Способ
определения коэффициента закручивания резьбового соединения"
Таким образом получаем спиралевидная сейсмоизолирующая опора с упругими
демпферами сухого трения и виброизолирующею конструкцию кинематической или
маятниковой опоры, которая выдерживает вибрационные и сейсмические нагрузки
но, при возникновении динамических, импульсных растягивающих нагрузок,
взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в
сопряжениях, смещается от своего начального положения
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и
сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся
поверхностей и надежность болтовых креплений
26

27.

Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение
количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного или нескольких
сопряжений отверстий корпуса- крестообразной, трубной, квадратной опоры, типа
спиралевидного штока – многоразового сейсмостойкого трубчатого вытянутого
стакана , а также повышение точности расчета при использования демпфирующей
гофры, тросовой втулки (гильзы) на фрикци- болтовых демпфирующих податливых
креплений и прокладки между контактирующими поверхностями упругую обмотку
из тонкого троса ( диаметр 2 мм ) в пластмассовой оплетке или без оплетки,
скрученного в два или три слоя пружинистого троса.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что спиралевидная
сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения, выполнена из
разных частей: нижней - корпус, закрепленный на фундаменте с помощью
подвижного фрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный
обожженный клин, с бронзовой втулкой (гильзой) и свинцовой шайбой и верхней шток сборный в виде Спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими
демпферами сухого трения, установленный с возможностью перемещения вдоль оси
и с ограничением перемещения за счет деформации и виброизолирующего
спиралевидного вытянутого «стакана» по спирали «корпуса под действием
запорного элемента в виде стопорного фрикци-болта с тросовой виброизолирующей
втулкой (гильзой) с пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз медным
обожженным клином.
В верхней и нижней частях опоры корпуса выполнены овальные длинные отверстия,
(сопрягаемые с цилиндрической поверхностью спиралевидной опоры) и поперечные
отверстия (перпендикулярные к центральной оси), в которые устанавливают
запирающий элемент- стопорный фрикци-болт с контролируемым натяжением, с
медным клином, забитым в пропиленный паз стальной шпильки и с бронзовой или
латунной втулкой ( гильзой), с тонкой свинцовой шайбой. Кроме того в квадратных
трубчатых или крестовидных корпусах, параллельно центральной оси, выполнены
восемь открытых длинных пазов, которые обеспечивают корпусу возможность
деформироваться за счет протяжных соединений с фрикци- болтовыми
демпфирующими, виброизолирующими креплениями в радиальном направлении.
27

28.

В теле спиральной сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого
трения
Спиралевидной опоры, вдоль центральной оси, выполнен длинный паз ширина
которого соответствует диаметру запирающего элемента (фрикци- болта), а
длина соответствует заданному перемещению трубчатой, квадратной или
крестообразной опоры. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении опоры корпуса, с продольными протяжными пазами с контролируемым натяжением
фрикци-болта с медным клином обмотанным тросовой виброизолирующей втулкой
(пружинистой гильзой) , забитым в пропиленный паз стальной шпильки и
обеспечивает возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из
состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью
перемещения только под вибрационные, сейсмической нагрузкой, взрывные от
воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на
фиг.1 изображена спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами
сухого трения на фрикционных соединениях с контрольным натяжением ;
на фиг.2 изображен вид с боку спиралевидной сейсмоизолирующая опора с
упругими демпферами сухого трения со стопорным (тормозным) фрикци –болт с
забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным
клином;
фиг. 4 изображен разрез укладки пружинистого гофрированного основания под
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
виброизолирующею, сейсмоизлирующею опору;
фиг. 5 изображена пружинистая гофра с демпфирующими ножками
28

29.

фиг. 6 изображен демпфирующие фрикци –болты с тросовой гильзой (пружинистой
втулкой)
фиг. 7 изображена виброизолирующий латунный фрикци –болта с забитыми
обожженными медными стопорными клиньями, забитыми в пропиленные пазы
стальных шпилек для виброизолирующей, сейсммоизолирующей кинематической
опоры ;
фиг. 8 изображен пружинистый стальной трос в пластмассовой оплетке
фиг. 9 изображен упругоплатичный многослойный склеенный медный забивной клин
в фрикци-болт
фиг. 10 изображен демпфирующих фрикци –болт,
медным обожженным клином
с запитым в пропиленный паз
фиг. 11 изображен латунный фрикци -болт с пропиленным болгаркой пазом
фиг. 12 изображено протяжное фрикци -болт с забитым медным клином
фиг. 13 изображен способ определения коэффициента закручивания резьбового
соединения" по изобретении. № 2148805 МПК G 01 L 5/25 " Способ определения
коэффициента закручивания резьбового соединения" и № 2413098 "Способ для
обеспечения несущей способности металлических конструкций с высокопрочными
болтами"
29

30.

фиг. 14 изображено Украинское устройство для определения силы трения по
подготовленным поверхностям для болтового соединения по Украинскому
изобретению № 40190 А, заявление на выдачу патента № 2000105588 от 02.10.2000,
опубликован 16.07.2001 Бюл 8 и в статье Рабера Л.М. Червинский А.Е "Пути
соевршенствоания технологии выполнения фрикционных соединений на
высокопрочных болтах" Национальная металлургический Академия Украины ,
журнал Металлургическая и горная промышленность" 2010№ 4 стр 109-112
фиг. 15 изображен образец для испытания и Определение коэффициента трения
между контактными поверхностями соединяемых элементов СТП 006-97 Устройство
соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов, СТАНДАРТ
ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ» МОСКВА 1998,
РАЗРАБОТАНого Научно-исследовательским центром «Мосты» ОАО «ЦНИИС» (канд.
техн. наук А.С. Платонов,канд. техн. наук И.Б. Ройзман, инж. А.В. Кручинкин, канд.
техн. наук М.Л. Лобков, инж. М.М. Мещеряков) для испытаний на вибростойкость,
сейсмостойкость образца, фрагмента, узлов крепления протяжных фрикционно
подвижных соединений (ФПС) по изобретениям проф ПГУПС А .М Уздина №№ 1143895,
1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая»
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
установленная на пружинистой гофре с демпфирующими ножками, состоит из двух
корпусов (нижний целевой), (верхний составной), в которых выполнены
вертикальные длинные овальные отверстия диаметром «D», шириной «Z» и длиной .
Нижний корпус опоры охватывает верхний корпус опоры (трубная, квадратная,
крестовидная). При монтаже опоры верхняя часть корпуса опоры поднимается до
верхнего предела, фиксируется фрикци-болтами с контрольным натяжением, со
стальной шпилькой болта, с пропиленным в ней пазом и предварительно забитым в
шпильке обожженным медным клином. и тросовой пружинистой втулкой (гильзой) В
стенке корпусов виброизолирующей, сейсмоизолирующей кинематической опоры
перпендикулярно оси корпусов опоры выполнено восемь или более длинных овальных
отверстий, в которых установлен запирающий элемент-калиброванный фрикци –
болт с тросовой демпирующей втулкой, пружинистой гильзой, с забитым в паз
стальной шпильки болта стопорным ( пружинистым ) обожженным медным
30

31.

многослойным упругопластичнм клином, с демпфирующей свинцовой шайбой и
латунной втулкой (гильзой).
В теле спиралевидной сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого
трения, трубчатого –стаканного вида в виде штоков , вдоль оси выполнен
продольный глухой паз длиной «h» (допустимый ход штока) соответствующий по
ширине диаметру калиброванного фрикци - болта, проходящего через этот паз. В
нижней части опоры, корпуса, выполнен фланец для фланцевого подвижного
соединения с длинными овальными отверстиями для крепления на фундаменте, а в
верхней части корпуса выполнен фланец для сопряжения с защищаемым
объектом, сооружением, мостом
Сборка спиралевидной опоры заключается в том, что составной ( сборный)
трубчатой в виде стакана, основного корпуса по подвижной посадке с фланцевыми
фрикционно- подвижными соединениям (ФФПС). Паз спиралевидной опоры,
совмещают с поперечными отверстиями трубчатой спиралевидной опоры в
трущихся спиралевидных стенок опоры , скрепленных фрикци-болтом (высота
опоры максимальна). После этого гайку затягивают тарировочным ключом с
контрольным натяжением до заданного усилия в зависимости от массы здания,
сооружения, оборудования, агрегатов, моста, здания. Увеличение усилия затяжки
гайки на фрикци-болтах 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 в крестообразной, трубчатой,
квадратной опоре корпуса.
Величина усилия трения в сопряжении внутреннего и наружного корпусов для
спиралевидной трубчатой опоры зависит от величины усилия затяжки гайки
(болта) с контролируемым натяжением и для каждой конкретной конструкции
виброизолирующего, сейсмоизолирующей кинематической опоры (компоновки,
габаритов, материалов, шероховатости и пружинистости стального тонкого
троса уложенного между контактирующими поверхностями деталей
поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально или
расчетным машинным способом в ПК SCAD.
31

32.

Виброизоляция, сейсмоизолирующая спиралевидной опора установленная на
гофрированной пружинистое основание , сверху и снизу закреплена на фланцевых
фрикционо-подвижных соединениях (ФФПС). Во время вибрационных нагрузок или
взрыве за счет трения между верхним и нижним корпусом опоры происходит
поглощение вибрационной, взрывной и сейсмической энергии. Фрикционно- подвижные
соединения состоят из скрученных пружинистых тросов- демпферов сухого трения
с энергопоглощающей гофрой и свинцовыми (возможен вариант использования
латунной втулки или свинцовых шайб) поглотителями вибрационной , сейсмической
и взрывной энергии за счет демпфирующих гофрированных ножек, тросовой втулки
из скрученного тонкого стального троса, пружинистых многослойных медных
клиньев и сухого трения, которые обеспечивают смещение опорных частей
фрикционных соединений на расчетную величину при превышении горизонтальных
вибрационных, взрывных, сейсмических нагрузок от вибрационных воздействий или
величин, определяемых расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок, сама
кинематическая опора при этом начет раскачиваться, за счет выхода обожженных
медных клиньев, которые предварительно забиты в пропиленный паз стальной
шпильки при креплении опоры к нижнему и верхнему виброизолирующему поясу .
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую
стабильный коэффициент трения по упругой многослойной, перекрестной гофре .
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми
динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие. Количество
болтов определяется с учетом воздействия собственного веса вентиляционного
оборудования, здания, сооружения, моста.
Сама составная опора выполнена спиралевидного вида , либо стаканчато-трубного
вида с фланцевыми фрикционно - подвижными болтовыми соединениями.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с обожженными медными
клиньями забитыми в пропиленный паз стальной шпильки, натягиваемыми
32

33.

динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие с
контрольным натяжением.
Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса
(массы) оборудования, сооружения, здания, моста, Расчетные усилия
рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4,
Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет,
Минск, 2013. п. 10.3.2
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью
которого, поглощается вибрационная, взрывная, ветровая, сейсмическая,
вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные
растягивающие нагрузки при землетрясении и при взрывной, ударной воздушной
волне. Фрикци –болт повышает надежность работы оборудования, сохраняет
вентиляционные агрегаты для для Белорусской АЭС, каркас здания, моста, ЛЭП,
магистрального трубопровода, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет
использования протяжных фрикционных соединений, работающих на растяжение на
фрикци- болтах, установленных в длинные овальные отверстия с контролируемым
натяжением в протяжных соединениях согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п.
10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2.
Тросовая скрученная из стального тонкого троса ( диаметр 2 мм) втулка (гильза)
фрикци-болта при виброизоляции нагревается за счет трения между верхней
составной и нижней целевой пластинами (фрагменты опоры) до температуры
плавления и плавится, при этом поглощаются пиковые ускорения взрывной,
сейсмической энергии и исключается разрушение оборудования, ЛЭП, опор
электропередач, мостов, также исключается разрушение теплотрасс горячего
водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д.
В основе виброзащиты с использованием спиралевидной сейсмоизолирующей
опоры с упругими демпферами сухого трения на фрикционных соединениях, на
33

34.

фрикци-болтах с тросовой втулкой, лежит принцип который, на научном языке
называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной
энергии.
Виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора рассчитана на одну
сейсмическую нагрузку (9 баллов), либо на одну взрывную нагрузку. После взрывной или
сейсмической нагрузки необходимо заменить смятые или сломанные гофрированное
виброиозирующее основание, в паз шпильки фрикци-болта, демпфирующего узла
забить новые демпфирующий и пружинистый медные клинья, с помощью домкрата
поднять, выровнять опору и затянуть болты на проектное контролируемое
протяжное натяжение.
При воздействии вибрационных, взрывных нагрузок , сейсмических нагрузок
превышающих силы трения в сопряжении в Спиральной сейсмоизолирующей опоры
с упругими демпферами сухого трения, трубчатого вида , происходит сдвиг
трущихся элементов типа шток, корпуса опоры, в пределах длины спиралевидных
паза выполненного в составных частях нижней и верхней трубчатой опоры, без
разрушения оборудования, здания, сооружения, моста.
О характеристиках виброизолирующей, сейсмоизлирующей кинематической
опоры (без раскрывания новизны технического решения) сообщалось на научной XXVI
Международной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в
механике деформируемых сред и конструкций», 28.09 -30-09.2015, СПб ГАСУ:
«Испытание математических моделей установленных на сейсмоизолирующих
фланцевых фрикционно-подвижных соединениях (ФФПС) и их реализация в ПК SCAD
Office» (руководитель испытательной лабораторией ОО "Сейсмофонд" можно
ознакомиться на сайте: https://www.youtube.com/watch?v=B-YaYyw-B6s&t=779s
С решениями фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и демпфирующих
узлов крепления (ДУК) (без раскрывания новизны технического решения) можно
ознакомиться: dwg.ru, rutracker.org. www1.fips.ru. dissercat.comhttp://doc2all.ru, см.
изобретения №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, № 4,094,111 US Structural steel building
frame having resilient connectors, TW201400676 Restraint anti-wind and anti-seismic friction
damping device (Тайвань).
34

35.

https://www.maurer.eu/fileadmin/mediapool/01_products/Erdbebenschutzvorrichtungen/Bro
schueren_TechnischeInfo/MSO_Seismic-Brochure_A4_2017_Online.pdf
С лабораторными испытаниями фланцевых фрикционно –подвижных соединений для
виброизоирующей кинематической опоры в испытательном центре СПб ГАСУ и ОО
«Сейсмофонд» при СПб ГАСУ , адрес: 1900005, СПб, 2-я Красноармейская ул.д 4 (без
раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться по ссылке :
https://www.youtube.com/watch?v=XCQl5k_637E
https://www.youtube.com/watch?v=trhtS2tWUZo
https://www.youtube.com/watch?v=ktET4MHW-a8&t=756s
https://www.youtube.com/watch?v=rbO_ZQ3Iud8
https://www.youtube.com/watch?v=qH5ddqeDvE4
https://www.youtube.com/watch?v=sKeW_0jsSLg
Сопоставление с аналогами спиралевидной я сейсмоизолирующей опоры с
упругими демпферами сухого трения, показаны следующие существенные
отличия:
1. Между подошвой спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими
демпферами сухого трения, нижним и верхним сейсмоизолирующим поясом по
всему периметру виброизолирующего основания под агрегатами и периметру
размещения демпфирующих прокладок с продольными гофрами (5...10 штук)
одинаковой высоты.
2. Упругая податливость демпфирующей гофрированной прокладки регулируется
прочностью пружинной стали, толщиной листа, высотой продольных гофров,
числом гофров.
3. Под фрикци- болтами, соединяющими окружности спиральной
сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения , применены
упругие тарельчатые шайбы, выполненные пружинными стальными.
35

36.

4. В отличие от резиновых неметаллических прокладок, свойства которой
ухудшаются со временем, из-за старения резины, свойства демпфирующей
прокладки остаются неизменными во времени, а долговечность их такая же, как у
агрегатов , оборудования.
Экономический эффект достигнут из-за повышения долговечности
демпфирующей упругой гофрированной прокладки с виброизолирующей
кинематической опоры , так как в ней отсутствует быстро изнашивающаяся и
стареющая резина , пружинные сложны при расчет и монтаже. Экономический
эффект достигнут также из-за удобства обслуживания узла при эксплуатации.
Литература которая использовалась для составления заявки на изобртение:
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
1. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка
методов расчетной оценки долговечности подкрановых путей производственных
зданий. Автореферат диссертации докт. техн. наук. - ЮУрГУ, Челябинск, 2002. - 40
с.
2. Подкрановые конструкции. Патент 2067075. Россия МКИ В 66 С 7/00, 18.10.93.
Бюл.№27, 1997.
3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Карев М.А. Патент России. RU
№2192383 С1 (Заявка №2000 119289/28 (020257), Подкрановая транспортная
конструкция. Опубликован 10.11.2002.
1. "СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ
ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" № 2010136746 E 04 C 2/09
Дата опубликования 20.01.2013
2. Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая" 10.10.2016 Б.л 28
3. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная" 27.08.2015 бюл
№ 28
4.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
5. Изобретение № 1011847 "Башня" 30.08.1982
6. Изобретение № 1038457 "Сферический резервуар" 30.08.1982
36

37.

7. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на
пористых заполнителях" 15.05.1988 8. Изобретение № 998300 "Захватное
устройство для колонн" 23.02.1983
9. Захватное устройство сэндвич-панелей № 24717800 опуб 05 05.2011
10. Стена и способ ее возведения № 1728414 опул 19.06.1989
11. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора
сейсмоизолирующая «гармошка». Используется Японии.
12. Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018
«Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для
трубопроводов» F 16L 23/02 ,
13. Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора
сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
1.. Журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30 «Отвести опасность»
2. Журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование
сейсмоизолирующего пояса для существующих зданий».
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция
малоэтажных жилых зданий»,
4. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 2425 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости». .
6. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра»
8. Газета «Грозненский рабочий» № 5 февраль 1996 «Честь мундира или
сэкономленные миллиарды»,
9. «Голос Чеченской Республики» 1 февраль 1996 «Башни и баллы» .
10. Республика ЧР № 7 август 1995 «Удар невиданной звезды или через четыре года».
11. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии
возведения фундаментов без заглубления – дом на грунте. Строительство на
пучинистых и просадочных грунтах»
12. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной
организации инженеров «Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и безопасность городов»
в области реформы ЖКХ.
13. Журнал «Жизнь и безопасность « № 3/96 стр. 290-294 «Землетрясение по
графику» Ждут ли через четыре года планету
«Земля глобальные и
разрушительные потрясения «звездотрясения» .
14. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25
37

38.

«Датчик регистрации электромагнитных
волн, предупреждающий о
землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!» и другие зарубежные научные
издания и
журналах за 1994- 2004 гг. изданиях С брошюрой «Как построить
сейсмостойкий дом с учетом народного опыта сейсмостойкого строительства
горцами Северного
Кавказа сторожевых башен» с.79 г. Грозный –1996. в ГПБ им
Ленина г. Москва и РНБ СПб пл. Островского, д.3 .
Фигуры к заявке на изобретение полезная модель
Спиральная сейсмоизолирующая опора с
упругими демпферами сухого трения
Фиг 1
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 2 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
38

39.

Фиг 3
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 4
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 5 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
39

40.

Фиг 6 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 7 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 8 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
40

41.

Фиг 9 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 10
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 11
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 12 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
Фиг 13 Спиральная сейсмоизолирующая
опора с упругими демпферами сухого трения
41

42.

Фиг 14 Спиральная сейсмоизолирующая
Фиг 15
опора с упругими демпферами сухого трения
Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения
Формула изобретения спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения
1. Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трени я, демпфирующая
сейсмоизоляция для зданий , сооружений, трубопроводов , содержащая спиралевидную сейсмоизолирующую
опору – перевернутый раздвинутый «стакан» с упругими демпферами сухого трения на фрикционно подвижных болтовых соединениях, с одинаковой жесткостью с демпфирующий элементов при многокаскадном
демпфировании, для сейсмоизоляции и поглощение сейсмической энергии, в горизонтальнойи вертикальной
плоскости по лини нагрузки, при этом основание спиральной трубчатой опоры и упругих элеме нтов, выполнено
в виде упругодемпфирующих спиралей с сухим тернием между стальными листами
42

43.

2. Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого трения , сейсмоизолирующая
демпфирующая опора , повышенной надежности с улучшенными демпфирующими свойствами, содержащая
трубообразный «стакан», корпуса -опоры и сопряженный с ним подвижный узел с фланцевыми фрикционно-подвижными
соединениями и упругой втулкой (гильзой), закрепленные запорными элементами в виде протяжного соединения
контактирующих поверхности детали и накладок выполнены из пружинистого троса между контактирующими
поверхностями, с разных сторон, отличающийся тем, что с целью повышения надежности демпфирующее
сейсмоизоляции, корпус спиралевидной опоры, выполнен трубчатого сечения и состоит из нижней целевой части
установленной на гофрированном демпфирующем основании, и сборной верхней части подвижной в вертикальном
направлении с демпфирующим эффектом с сухим трением, соединенные между собой с помощью фрикционноподвижных соединений с контрольным натяжением фрикци-болтов с тросовой пружинистой втулкой (гильзы) ,
расположенных в длинных овальных отверстиях , при этом пластины-лапы верхнего или нижнего корпуса расположены
на гофрированном демпфирующем основании , виброизолирующая кинематическая опора , которые крепятся к
нижнему и верхнему сейсмоизолирующему поясу с помощью фрикци-болтами с медным упругоплатичном,
пружинистым многослойным, склеенным клином или тросовым пружинистым зажимом , расположенной в коротком
овальном отверстии верха и низа корпуса спиралевидной трубчатой опоры.
3. Узел упругого соединения для спиральной сейсмоизолирующей опорой с упругими демпферами сухого
трения , отличающийся тем, что узел снабжен размещенной под опорой и опирающейся на верхний пояс
демпфирующей прокладкой, выполненной из пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления
гофрами и непрерывной по всей длине периметра сейсмоизолирующего основания , причем ширина упомянутой
демпфирующей гофры (прокладки) на 5-10% меньше ширины верхнего пояса , при этом сквозь подошву снаружи
верхнего пояса и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой опоры пропущены болты, снабженные
тарельчатыми пружинными шайбами или с забитым медным обожженным клином в пропиленный паз латунной
шпильки.
4. Способ спиральной сейсмоизолирующей опоры с упругими демпферами сухого трения, для обеспечения
несущей способности сейсмоизолирующей трубчатой опоры, с креплением трущихся поверхностей по спирали
симметрично на фрикционно -подвижного соединения с высокопрочными фрикци-болтами с тросовой втулкой
(гильзой), включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент виброизолирующей опоры и
тестовую накладку, контактирующие поверхности которых предварительно обработаны по проектной
технологии организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ИНН 2014000780, ОГРН 1022000000824, соединяют
высокопрочным фрикци- болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на
элемент сейсмоизолирующей опоры ( демпфирующей), для определения усилия сдвига и постепенно увеличивают
нагрузку на накладку до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной
величиной показателя сравнения, далее, в зависимости от величины отклонения, осущ ествляют коррекцию
технологии монтажа сейсмоизолирующей опоры, отличающийся тем, что в качестве показателя сравнения
используют проектное значение усилия натяжения высокопрочного фрикци- болта с медным обожженным клином
забитым в пропиленный паз латунной шпильки с втулкой -гильзы из стального тонкого троса , а определение
усилия сдвига на образце-свидетеле осуществляют устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали,
узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, установленного на валу с возможностью соединения его с
неподвижной частью устройства и имеющего отверстие под нагрузочный болт, а между выступом рычага и
тестовой накладкой помещают самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения
высокопрочного фрикци-болта с втулкой и тонкого стального троса в оплетке, диапазоне 0,54-0,60 корректировку
технологии монтажа сейсмоизолирующей и скрученной в спираль опоры, не производят, при отношении в диапазоне
0,50-0,53 при монтаже увеличивают натяжение болта, а при отношении менее 0,50, кроме увеличения усилия
43

44.

натяжения, дополнительно проводят обработку контактирующих поверхностей спиральной сейсмоизолирующей опоры
цинконаполненной грунтовокой ЦВЭС , которая используется при строительстве мостов https://vmpanticor.ru/publishing/265/2394/ http://docs.cntd.ru/document/1200093425.
Описание изобретения на полезную модель Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
https://yadi.sk/i/EHJPlBVUQ2CmSw https://yadi.sk/i/8MLW2O6wjm84tg
Автор изобретения: Е04Н 9/02 Коваленко Александр Иванович,
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты строительных объектов , зданий сооружений, мостов,
магистральных трубопроводов, линий электропередач, рекламных щитов от сейсмических воздействий за счет
использования сейсмоизолирующего и виброизолирующего основания (опор) установленных на трубчатую телескопическую
опору на фрикционно-подвижных соединениях (ФПС) при знакопеременных нагрузках и многокаскадном демпфировании и
динамических нагрузках на протяжных фрикционное- податливых соединений проф. ПГУПС дтн Уздина А М "Болтовое
соединение" №№ 1143895 , 1168755 , 1174616 "Болтовое соединение плоских деталей".
Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например, болтовое
соединение плоских деталей встык, патент RU №1174616, F15B5/02 с пр. от 11.11.1983, RU 2249557 D 66C 7/00 " Узел
упругого соединения трех главного рельса с подкрановой балкой ", RU № 2148 805 G 01 L 5/24 "Способ определения
коэффициента закручивания резьбового соединения " Известна Японо-Американская фирма RUBBER B EARING
FRICTION DAM PER (RBFD) HTTPS://WWW.DAM PTECH .COM /-RUBBER-BEARING-FRICTIONDAM PER-RBFD HTTPS://WWW.DAM PTECH .COM /-RUBBER-BEARING-FRICTION- DAM PER-RBFD
https://www.damptech.com/for-buildings-cover https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg
https://pdfs.semanticscholar.org/9e18/40d8ecd555c288babdf4f3272952788a7127.pdf
Фирмой разработан и запроектирован амортизирующий демпфер, который совмещает преимущества вращательного
трения амортизируя с вертикальной поддержкой эластомерного подшипника в виде вставной резины . которая не долговечно
и теряет свои свойства при контрастной температуре , а сам резина крошится
Амортизирующий демпфер испытан
фирмы RBFD Damptech , где резиновый подшипник . является пластическим шарниром в виде фрикционного демпфера.
Кроме того, фирмой Damptech , также создал амортизатор, который сочетает в себе преимущества демпфирования
трения вращения с вертикальной опорой , и создает эластомерный пластический подшипник. Полное испытание с
исследованиями прошли в от 2010, RBF Damptech (резиновый демфер трением подшипника) , и начало применятся в
Японии, США , для сейсмоизоляции мостов, зданий сооружений
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены длинные
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.
Японской и американской фирмой не использованы фрикционно -подвижные соединения (ФПС) проф дтн ПГУПС
А.М.Уздина и не учтено изобретение № 165076 "Опора сейсмостойкая" советских инженеров. Взаимное смещение листов
происходит до упора болтов в края длинных овальных отверстий после чего соединения при импульсных растягивающих
нагрузках при многокаскадном демпфировании работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора
края в длинных овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за
счет смятия листов и среза болтов.
Недостатками известного решения являются: не возможность использовать опору в холодных станах , где происходит
крошение и разрушение от атмосферных осадков резины , расположенной внутри сейсмоизолирующей и
виброизолирующей опоры , ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль
овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также устройство для
фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий, патент TW201400676(A)-2014-01-01.
44

45.

Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10, патент США Structural stel bulding frame
having resilient connectors № 4094111 E 04 B 1/98, RU № 2148805 G 01 L 5/24 "Способ определения коэффициента
закручивания резьбового соединения" , RU № 2413820 "Фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого
профиля", Украина № 40190 А "Устройство для измерения сил трения по поверхностям болтового соединения", Украина
патент № 2148805 РФ "Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения"
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов, трубчатых,
квадратных (податливых крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы.
Демпфирующее и амортизирующее трение создается между пластинами и наружными поверхностями сегментов,
вставленные вместо резинового сердечника, и за счет проложенного между контактирующими поверхностями деталей
виброизолирующего троса в пластмассой оплетке или без пластмассовой оплетке пружинистого скрученного тонкого
троса. 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 сейсмоизолирующею и амортизирующею конструкцию кинематической или маятниковой и
амортизирующей опоры, которая выдерживает сейсмические нагрузки но, при возникновении динамических,
импульсных растягивающих нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в
сопряжениях, смещается от своего начального положения
Недостатками указанной конструкции являются: не долговечность резинового сердечника опоры и сложность расчетов из-за
наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых креплений
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, и заменить резиновый сердечник , на стакан трубчатый
с отогнутыми лапками по изобретению № 165076 "Опора сейсмостойкая" и для повышения долговечности опоры
уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного или нескольких сопряжений отверстий корпусатрубной, квадратной опоры, типа штока, тросовой втулки (гильзы) на фрикци- болтовых демпфирующих податливых
креплений и прокладки между контактирующими поверхностями упругую обмотку из тонкого троса ( диаметр 2 мм ) в
пластмассовой оплетке или без оплетки, скрученного в два или три слоя пружинистого троса
.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора (
квадратная, трубчатая) выполнена из разных частей: нижней - корпус, закрепленный на фундаменте с помощью подвижного
фрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин, с бронзовой втулкой (гильзой) и
свинцовой шайбой и верхней - шток сборный в виде Г-образных стальных сегментов (для опор с квадратным сечением), в
виде С- образных (для трубчатых опор), установленный с возможностью перемещения вдоль оси и с ограничением
перемещения за счет деформации и виброизолирующего корпуса под действием запорного элемента в виде стопорного
фрикци-болта с тросовой виброизолирующей втулкой (гильзой) с пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз
медным обожженным клином, которая заменяется вместо резинового сердечника. .
В верхней и нижней частях опоры корпуса вставляются внутрь опоры и выполнены овальные длинные отверстия,
(сопрягаемые с цилиндрической поверхностью опоры) и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси), в
которые устанавливают запирающий элемент- стопорный фрикци-болт с контролируемым натяжением, с медным клином,
забитым в пропиленный паз стальной шпильки и с бронзовой или латунной втулкой ( гильзой), с тонкой свинцовой шайбой.
Кроме того в квадратных трубчатых или крестовидных корпусах, параллельно центральной оси, выполнены восемь
открытых длинных пазов, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться за счет протяжных соединений с
фрикци- болтовыми демпфирующими, виброизолирующими креплениями в радиальном направлении.
В теле квадратной, трубчатой, опоры, замененной вместо резиново, на стальную на фрикционно-подвижных соединениях
вдоль центральной оси, выполнен длинный паз ширина которого соответствует диаметру запирающего элемента (фрикциболта), а длина соответствует заданному перемещению трубчатой, квадратной или крестообразной опоры. Запирающий
элемент создает нагрузку в сопряжении опоры - корпуса, с продольными протяжными пазами с контролируемым
натяжением фрикци-болта с медным клином обмотанным тросовой виброизолирующей втулкой (пружинистой гильзой) ,
забитым в пропиленный паз стальной шпильки и обеспечивает возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения
из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью перемещения только под вибрационные,
сейсмической нагрузкой, взрывные от воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на
фиг.1 изображена я опора не на фрикционных соединениях с контрольным натяжением ; ФИРМ Ы RUBBER
BEARING FRICTION DAM PER (RBFD) HTTPS://WWW.DAM PTECH .COM /CONTACT-1
45

46.

на фиг.2 изображен вид сверху сейсмоизолирующей опоры фирмы https://www.damptech.com/contact-1 без фрикци –болт с
забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином;
на фиг.3 изображен вид с боку сейсмоизолирующей опора , не на фрикционных соединениях; фирмы
BEARING FRICTION DAM PER (RBFD)
https://www.damptech.com/contact-1
RUBBER
на фиг.4 изображен фрагмент шарнирных опор, с восьмигранника без овальными отверстиями для протяжных соединений
Фирмы RUBBER BEARING FRICTION DAM PER (RBFD)
на фиг. 5 изображен струнный сердечник проф Уздина А М (ПГУПС), которого устанавливается на фрикционо-
подвижных соединениях и вставляется, в систему фрикционно-демпфирующей опоры RUBBER BEARING
FRICTION DAMPER (RBFD) https://www.damptech.com/contact-1 , согласно изобретения проф Уздина А М и др
№ 2550777 "Сейсмостойкий мост" ПГУПС и Стройкомплекс 5 для используемые как. вариант струнной
амортизирующей вставки диаграмма испытания фрикционного восьмигранника, как сейсмоизолирующую,
амортизирующею опору, на протяжных фрикционных соединениях;
фиг. 6 изображен сегмент фрикционного соединения восьмигранника с резиновым сердечником , сейсмоизолирующей ,
демпфирующей опоры, но уже с вставленной трубчатой опоры с пластическим шарниром или телескопической трубой , с
поднятым корпусом с длинными овальными отверстиями;
фиг.7 изображен вид с верху квадратной, сейсмоизолирующей опоры с фрикционным креплением фрикци-болтами с
контрольным натяжением -вид с верху с поднятым корпусом; вместо резинового сердечника (заменен)
фиг. 8 изображена установка фрикционно-демпфирующей опоры, а вид с боку . Опора фрикционно-демпфирующая
установленная , в цокольной части здания
фиг. 9 изображена испытание восьмигранной фрикционо- демпфирующей
Американской технологии
опоры с резиновым сердечником по Японо-
фиг. 10 изображена трубчатая опора и изображена трубчатая, сейсмоизолирубющая кинематическая опора состоящая из
двух частей штоков, для транспортировки к месту установки;
фиг. 11 изображен мост , где установлены
с боку моста ;
сейсмоизолирующие
опоры , с резиновым недолговечным сердечником –вид
фиг. 12 изображен фрикционный основной сегмент амортизации сейсмоизолирующей , демпфирующей опоры, без
протяжных соединениями -вид с боку;
фиг 13 изображен фрагмент фрикционно-демпфирующей , сейсмоизолирующей и амортизирующей опоры
установленный на сейсмоизолирующий фундамент
нижнего виброизолирующего пояса – вид с боку ;
фиг 14 изображен вид сверху восьмигранная фрикционно-демпфирующая ,
фиг. 15 вид сверху , изображена восьмигранная диаграмма лабораторных испытаний ,фрикционно -амортизирующая опора
сейсмоизолирующей демпфирующей опоры , испытанная по линии нагрузки (прямо) с резиновым сердечником без
фрикционных соединениями, вид сверху;
фиг. 16 изображена диаграмм испытаний , восьмигранной фрикционно -амортизирующая опора сейсмоизолирующей
демпфирующей опоры , испытанная по линии нагрузки ( под углом-косая, и прямой ) с резиновым сердечником без
фрикционных соединениями, вид сверху;
фиг. 17 изображена трубчатая опора, с ослабленными стенками -по линии нагрузки (одноразовая) , которая вставляется
вместо резинового сердечника
фиг 18 вид с боку, изображена трубчатая или квадратная опора с пластическим шарниром по линии нагрузки , вид с верху
и с боку
46

47.

фиг. 19 изображен сегмент фрикционно-демпфирующего соединения на упругом фрикционном шарнире Японской фирмы
фиг. 20 изображена фрикционно - демпфирующая амортизирующая опора с резиновым не долговечным сердечником и
сама фрикционно-демпфирующая опора на упругом фрикционном шарнире Японской фирмы и показан фрагмент моста ,
где она будет установлена
фиг. 21 изображена опора с пластическим шарниром по линии нагрузки и медный обожженный клин для фрикци -болта
фиг. 22 изображен сердечник вставной в фрикционно -подвижную и амортизирующею Японскую опору трубчатого и
квадратного вида на фрикционно -подвижных соединениях, с медным клином латунной забитыми и обожженными
медными стопорными клиньями, забитыми в пропиленные пазы стальных шпилек для виброизолирующей,
сейсммоизолирующей трубчатой опоры на протяжных фрикционно-подвижных соединениях ;
фиг. 23 изображен квадратная трубчатый сердечник -вставка на фрикционно -подвижную и амортизирующею Японскую
опору трубчатого и квадратного вида на фрикционно -подвижных соединениях, с медным клином латунной забитыми и
обожженными медными стопорными клиньями, забитыми в пропиленные пазы стальных шпилек для виброизолирующей,
сейсммоизолирующей трубчатой опоры на протяжных фрикционно-подвижных соединениях ;
фиг. 24 изображена трубчатый сердечник -вставка на фрикционно -подвижную и амортизирующею Японскую опору
трубчатого и квадратного вида на фрикционно -подвижных соединениях, с медным клином латунной забитыми и
обожженными медными стопорными клиньями, забитыми в пропиленные пазы стальных шпилек для виброизолирующей,
сейсммоизолирующей трубчатой опоры на протяжных фрикционно-подвижных соединениях ;
фиг. 25 изображен фрикци-болт , упругоплатичный многослойный склеенный медный забивной клин и фрикци-болтовое
соединение с медной обожженной гильзой (гильза не показана ), зображен демпфирующих фрикци –болт,
с запитым в
пропиленный паз медным обожженным клином
фиг. 26 изображен латунный фрикци -болт с пропиленным пазом болгаркой пазом
фиг. 27 изображено протяжное фрикци -болт с забитым медным обожженным клином
фиг. 28 изображен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения" по изобретении. № 2148805
МПК G 01 L 5/25 " Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения" и № 2413098 "Способ для
обеспечения несущей способности металлических конструкций с высокопрочными болтами"
фиг. 29 изображено Украинское устройство для определения силы трения по подготовленным поверхностям для болтового
соединения по Украинскому изобретению № 40190 А, заявление на выдачу патента № 2000105588 от 02.10.2000,
опубликован 16.07.2001 Бюл 8 и в статье Рабера Л.М. Червинский А.Е "Пути соевршенствоания технологии выполнения
фрикционных соединений на высокопрочных болтах" Национальная металлургический Академия Украины , журнал
Металлургическая и горная промышленность" 2010№ 4 стр 109-112
фиг. 30 изображен образец для испытания и Определение коэффициента трения между контактными поверхностями
соединяемых элементов СТП 006-97 Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов,
СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ» МОСКВА 1998, РАЗРАБОТАНого Научноисследовательским центром «Мосты» ОАО «ЦНИИС» (канд. техн. наук А.С. Платонов,канд. техн. наук И.Б. Ройзман, инж.
А.В. Кручинкин, канд. техн. наук М.Л. Лобков, инж. М.М. Мещеряков) для испытаний на вибростойкость,
сейсмостойкость образца, фрагмента, узлов крепления протяжных фрикционно подвижных соединений (ФПС) .
фиг 31 изображен резиновый сердечник Японской фирмы, который по заявке на изобретение заменяется на трубчатую опору
с пластическим шарниром с пропиленными пазами болгаркой или трубчатую (квадратную ) опору на фрикционоподвижным протяжных соединениями или струнный сердечник ПГУПС, которого устанавливается на фрикционо-
подвижных соединениях и вставляется, в систему фрикционно-демпфирующей опоры RUBBER BEARING
FRICTION DAMPER (RBFD) https://www.damptech.com/contact-1 , согласно изобретения проф Уздина А М и др
№ 2550777 "Сейсмостойкий мост" ПГУПС и "Стройкомплекс 5" для используемые как. вариант струнной
амортизирующей вставки
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая трубчатая или квадратная опора установленная во фрагмент фрикционно
многогранника, с демпфирующим фрикци-ботом , состоит из двух корпусов (нижний целевой), (верхний составной), в
которых выполнены вертикальные длинные овальные отверстия диаметром «D», шириной «Z» и длиной . Нижний корпус
47

48.

опоры охватывает верхний корпус опоры (трубная, квадратная, крестовидная). При монтаже опоры верхняя часть корпуса
опоры поднимается до верхнего предела, фиксируется фрикци-болтами с контрольным натяжением, со стальной шпилькой
болта, с пропиленным в ней пазом и предварительно забитым в шпильке обожженным медным клином. и тросовой
пружинистой втулкой (гильзой) В стенке корпусов виброизолирующей, сейсмоизолирующей кинематической опоры
перпендикулярно оси корпусов опоры выполнено восемь или более длинных овальных отверстий, в которых установлен
запирающий элемент-калиброванный фрикци –болт с тросовой демпирующей втулкой, пружинистой гильзой, с забитым в
паз стальной шпильки болта стопорным ( пружинистым ) обожженным медным многослойным упругопластичнм клином, с
демпфирующей свинцовой шайбой и латунной втулкой (гильзой).
В теле трубчатой, квадратной опоры, штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустимый ход
штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного фрикци - болта, проходящего через этот паз. В нижней
части опоры, корпуса, выполнен фланец для фланцевого подвижного соединения с длинными овальными отверстиями
для крепления на фундаменте, а в верхней части корпуса выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом,
вентиляционным оборудованием, сооружением, мостом
Сборка опоры заключается в том, что составной ( сборный) крестовидный, трубчатый, квадратный корпус сопрягается с
монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной опорой, основного корпуса по подвижной посадке с фланцевыми
фрикционно- подвижными соединениям (ФФПС). Паз крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, совмещают с
поперечными отверстиями монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной поверхностью фрикци-болта (высота опоры
максимальна). После этого гайку затягивают тарировочным ключом с контрольным натяжением до заданного усилия в
зависимости от массы вентиляционного оборудования, агрегатов, моста, здания. Увеличение усилия затяжки гайки на
фрикци-болтах 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 в крестообразной, трубчатой,
квадратной опоре корпуса.
Величина усилия трения в сопряжении внутреннего и наружного трубчатого или квадратного корпусов для
крестовидной, трубчатой, квадратной опоры зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) с контролируемым
натяжением и для каждой конкретной конструкции виброизолирующего, сейсмоизолирующей кинематической опоры
(компоновки, габаритов, материалов, шероховатости и пружинистости стального тонкого троса уложенного между
контактирующими поверхностями деталей поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально или
расчетным машинным способом в ПК SCAD.
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора, сейсмоизолирующая , маятниковая опора установленная в
восьмигранный фрикци -демпфер , работающий на упругиз связях и амортизирующими соединениями, которые закреплены
на фланцевых фрикционо-подвижных соединениях (ФФПС). Во время динамических нагрузок или взрыве за счет трения
между верхним и нижним корпусом опоры происходит поглощение вибрационной, взрывной и сейсмической энергии.
Фрикционно- подвижные соединения состоят из скрученных пружинистых тросов- демпферов сухого трения (возможен
вариант использования латунной втулки или свинцовых шайб) поглотителями вибрационной , сейсмической и взрывной
энергии за счет демпфирующих узлов и тросовой втулки из скрученного тонкого стального троса, пружинистых
многослойных медных клиньев и сухого трения, которые обеспечивают смещение опорных частей фрикционных
соединений на расчетную величину при превышении горизонтальных вибрационных, взрывных, сейсмических нагрузок от
вибрационных воздействий или величин, определяемых расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок, сама
кинематическая опора при этом начет раскачиваться, за счет выхода обожженных медных клиньев, которые предварительно
забиты в пропиленный паз стальной шпильки при креплении опоры к нижнему и верхнему виброизолирующему поясу .
Податливые амортизирующие демпферы трубчатой опоры (сердечника) представляют собой двойную фрикционную пару,
имеющую стабильный коэффициент трения .
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми динамометрическими ключами или
гайковертами на расчетное усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса
вентиляционного оборудования, здания, сооружения, моста.
Сама составная опора выполнена трубчатой , квадратной (состоит из двух П-образных элементов) либо стаканчатотрубного вида с фланцевыми протяжным фрикционно - подвижными болтовыми соединениями.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с обожженными медными клиньями забитыми в пропиленный
паз стальной шпильки, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие с
контрольным натяжением.
48

49.

Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса (массы)Э, моста, здания, оборудования,
сооружения. Расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4,
Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается вибрационная,
взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные растягивающие
нагрузки при землетрясении и при взрывной, ударной воздушной волне. Фрикци –болт повышает надежность работы
оборудования, сохраняет вентиляционные агрегаты, агрегаты АЭС, каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального
трубопровода, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет использования протяжных фрикционных соединений,
работающих на растяжение на фрикци- болтах, установленных в длинные овальные отверстия с контролируемым
натяжением в протяжных соединениях согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП
16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2.
Тросовая скрученная из стального тонкого троса ( диаметр 2 мм) втулка (гильза) фрикци-болта при виброизоляции
нагревается за счет трения между верхней составной и нижней целевой пластинами (фрагменты опоры) до температуры
плавления и плавится, при этом поглощаются пиковые ускорения взрывной, сейсмической энергии и исключается
разрушение оборудования, ЛЭП, опор электропередач, мостов, также исключается разрушение теплотрасс горячего
водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д.
В основе сейсмозащиты использовалось фрикционное соединения , на фрикци-болтах с тросовой втулкой, лежит принцип
который, на научном языке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Сейсмостойкая фрикционно -демпфирующая и амортизирующая опора с пластическим шарниром (Фиг 17, 18), рассчитана
на одну сейсмическую нагрузку (9 баллов), либо на одну взрывную нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки
необходимо заменить смятые или сломанные гофрированное виброиозирующее основание, в паз шпильки фрикци-болта,
демпфирующего узла забить новые демпфирующий и пружинистый медные клинья, с помощью домкрата поднять,
выровнять опору и затянуть болты на проектное контролируемое протяжное натяжение.
При воздействии вибрационных, взрывных нагрузок , сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении в
трубчатой, квадратной сейсмоизолирующей маятниковых вставных опорах (сердечник) , происходит сдвиг трущихся
элементов типа шток, корпуса опоры, в пределах длины паза выполненного в составных частях нижней и верхней
крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, без разрушения оборудования, здания, сооружения, моста. А, составная ,
сдвоенная на фрикционно -подвижных протяжных соединениях работает после землетрясения. Необходимо подомкратить и
поднять просевшую опору и затянуть гайки тензометрическим ключом
Ознакомиться с инструкцией по применению фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) можно по
ссылке: https://vimeo.com/123258523 http://youtube.com/watch?v=76EkkDHTvgM&feature=youtu.be
О характеристиках сейсмостойкой фрикционно- демпфирующей амортизирующей опоры сообщалось на научной
XXVI Международной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред
и конструкций», 28.09 -30-09.2015, СПб ГАСУ: «Испытание математических моделей установленных на
сейсмоизолирующих фланцевых фрикционно-подвижных соединениях (ФФПС) и их реализация в ПК SCAD Office» (
заместитель президента ОО "Сейсмофонд" (стажер СПб ГАСУ, инж. Александр Иванович Коваленко) . С докладом, можно
ознакомиться на сайте: http://www.youtube.com/watch?v=MwaYDUaFNOk https://youtu.be/MwaYDUaFNOk
https://www.youtube.com/watch?v=GemYe2Pt2UU https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=PmhfJoPlKUw https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=2N0hp-3FAUs https://www.youtube.com/watch?v=eB1r8F7zkSw
https://www.youtube.com/watch?v=ulXjYw7fyJA https://www.youtube.com/watch?v=V7HKMKUujT4
С решениями фланцевых фрикционно-подвижных протяжных соединений (ФФПС) и демпфирующих узлов крепления
(ДУК) можно ознакомиться: dwg.ru, rutracker.org. www1.fips.ru. dissercat.comhttp://doc2all.ru, см. изобретения №№ 1143895,
1174616,1168755 SU, № 4,094,111 US Structural steel building frame having resilient connectors, TW201400676 Restraint antiwind and anti-seismic friction damping device (Тайвань) и согласно изобретения № 2010136746 E04 C2/00 " СПОСОБ
ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" опубликовано 20.01.2013 и
патента на полезную модель "Панель противовзрывная" № 154506 E04B 1/92, опубликовано 27.08.2015 Бюл № 24
№ 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», опубликовано 10.10.16, Бюл. № 28 , заявки на изобретение №
49

50.

20181229421/20 (47400) от 10.08.2018 "Опора сейсмоизолирующая "гармошка", заявки на изобретение № 2018105803/20
(008844) от 11.05.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов" F 16L 23/02 ,
заявки на изобретение № 2016119967/20( 031416) от 23.05.2016 "Опора сейсмоизолирующая маятниковая" E04 H 9/02
,изобретениям №№ 1143895, 1168755, 1174616, 20101136746 E04 C 2/00 с использ. изобр. № 165076 E04 H 9/02 "Опора
сейсмостойкая", заявка на изобретение "Виброизолирующая опора E04 Н 9 /02" номер заявка а 20190028 выданная
Национальным Центром интеллектуальной собственности " Государственного комитета по науке и технологиям
Республики Беларусь от 5 февраля 2019 ведущим специалистом центра экспертизы промышленной собственности
Н.М.бортник Адрес: 220034 Минск, ул Козлова , 20 тел (017) 294-36-56, т/ф (017) 285-26-05 [email protected] и
изобретениям №№ 1143895,1174616, 1168755 SU, 165076 RU "Опора сейсмостойкая", 2010136746, 2413098, 2148805,
2472981, 2413820, 2249557, 2407893, 2467170, 4094111 US, TW201400676
С лабораторными испытаниями фланцевых фрикционно –подвижных соединений для виброизоирующей кинематической
опоры в испытательном центре СПб ГАСУ и ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ , адрес: 1900005, СПб, 2-я
Красноармейская ул.д 4 (без раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться по ссылке :
http://www.youtube.com/my_videos?o=U https://www.youtube.com/watch?v=846q_badQzk
https://www.youtube.com/watch?v=EM9zQmHdBSU https://www.youtube.com/watch?v=3Xz--TFGSYY
https://www.youtube.com/watch?v=HTa1SzoTwBc https://www.youtube.com/watch?v=PlWoLu4Zbdk
https://www.youtube.com/watch?v=f4eHILeJfnU https://www.youtube.com/watch?v=a6vnDSJtVjw
Сопоставление с аналогами показывает следующие существенные отличия:
1. Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора , за счет фрикци -болта является маятниковой и скользящей в
овальных отверстиях с медной обожженной гильзой или тросовой втулкой из тр оса в плетке . Качается на 5 -7 градусов
за счет смятия медного обожженного или пружинистого клина .
2. Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора , является демпфирующей и амортизирующей за счет
свинцовой прокладки или установки на сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора на тонкий свинцовый лист ,
толщиной 2 мм.
3. Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора , крепится на тарельчатых шайбах, выполненные пружинными
стальными.
Экономический эффект сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора достигнут из-за повышения долговечности
демпфирующей вставки из трубчатой опоры на фрикционно-подвижных соединениях. Экономический эффект
сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая амортизирующей опора достигнут за счет упругих тросовых гильз
установленных при крепление опоры.
Литература
1. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка методов расчетной оценки долговечности
подкрановых путей производственных зданий. Автореферат диссертации докт. техн. наук. - ЮУрГУ, Челябинск, 2002. 40 с.
2. Подкрановые конструкции. Патент 2067075. Россия МКИ В 66 С 7/00, 18.10.93. Бюл.№27, 1997.
3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Карев М.А. Патент России. RU №2192383 С1 (Заявка №2000
119289/28 (020257), Подкрановая транспортная конструкция. Опубликован 10.11.2002.
1. "СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" № 2010136746 E 04 C 2/09
Дата опубликования 20.01.2013
2. Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая" 10.10.2016 Б.л 28
3. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная" 27.08.2015 бюл № 28
4.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
5. Изобретение № 1011847 "Башня" 30.08.1982
6. Изобретение № 1038457 "Сферический резервуар" 30.08.1982
7. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на пористых заполнителях" 15.05.1988 8.
Изобретение № 998300 "Захватное устройство для колонн" 23.02.1983
9. Захватное устройство сэндвич-панелей № 24717800 опуб 05 05.2011
10. Стена и способ ее возведения № 1728414 опул 19.06.1989
11. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора сейсмоизолирующая «гармошка». Используется
Японии.
12.
50

51.

Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 «Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное
соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 ,
13.
Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
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. Республика ЧР № 7 август 1995 «Удар невиданной звезды или через четыре года». А.И.Коваленко
11. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без заглубления – дом на грунте.
Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
12. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров «Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и
безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
13. Журнал «Жизнь и безопасность « № 3/96 стр. 290-294 «Землетрясение по графику» Ждут ли через четыре года планету
«Земля глобальные
и разрушительные потрясения «звездотрясения» А.И.Коваленко, Е.И.Коваленко.
14. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации электромагнитных
волн,
предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!» и другие зарубежные научные издания и
журналах за 1994- 2004
гг. А.И.Коваленко и др. изданиях С брошюрой «Как построить сейсмостойкий дом с учетом народного опыта сейсмостойкого строительства
горцами Северного
Кавказа сторожевых башен» с.79 г. Грозный –1996. А.И.Коваленко в ГПБ им Ленина г. Москва и РНБ СПб пл.
Островского, д.3 .
Более подробно об изобретении можно ознакомится в социальных сетях по ссылкам : "Обеспечение сейсмостойкости
железнодорожных мостов на основе сейсмостойких фрикционно -демпфирующих опорах на ФПС" https://yadi.sk/i/rXA8wKaB2aOHoQ
https://yadi.sk/i/u9cVdrMhY3mXaA obespechenie seismostoykosti zheleznodorozhnikh mostov na osnove seismostoykikh friktsionno dempfir
https://vimeo.com/347683198 https://rutube.ru/list/video/27898a46054d331b5f4d88774d029d98 https://www.youtube.com/watch?v=CN2ekFkfm2A
https://www.youtube.com/watch?v=euhlePKQArI
Navodnenie k boyu HAARP klimaticheskoe oruzhie NATO protiv goev
https://www.youtube.com/watch?v=AGJ6qeHvwQY&t=994s
https://www.youtube.com/watch?v=AGJ6qeHvwQY
https://www.youtube.com/watch?v=Gga1a86gjNI
dom na seismoizoliruyuschikh nozhkakh s ispolzovaniem volshebnogo koltsa
https://www.youtube.com/watch?v=GJpsnCNREPk&t=202s
https://vimeo.com/346880023
https://www.youtube.com/watch?v=K6b8Pl7gkKw
https://www.youtube.com/watch?v=GJpsnCNREPk
https://rutube.ru/list/video/457fd0282d6c76f511ea1de06b143615/
Формула Сейсмостойкая фрикционно демпфирующая опора
1. Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая амортизирующая опора , повышенной надежности с
улучшенными демпфирующими и амортизирующими свойствами, содержащая фрикционнодемпфирующий восьмигранник со вставкой трубообразного или квадратного корпуса -опору и
сопряженный с ним подвижный узел с протяжных фрикционно-подвижными соединениями, упругой
тросовой втулкой (гильзой), закрепленные запорными элементами в виде протяжного соединения
контактирующих поверхности детали и накладок выполнены из пружинистого троса, между
контактирующими поверхностями, с разных сторон, отличающийся тем, что с целью повышения
надежности, сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая и амортизирующей опоры, корпус
выполнен комбинированным и выполнен с вставкой в фрикционно-демпфирующий восьмигранник, с
заменой резинового сердечника амортизирующей опоры, на трубчатою, квадратною вставку на
фрикционно-подвижных соединениях или струнный (тросовой) сердечник, который состоит, между
собой с помощью протяжных фрикционно-подвижных соединений с контрольным натяжением фрикци51

52.

болтов с тросовой пружинистой втулкой (гильзой) , расположенных в длинных овальных отверстиях,
крепятся к нижнему и верхнему виброизолирующему поясу с помощью фрикци-болтами с медным
упругоплатичном, пружинистым, многослойным клином, расположенной в пропиленном пазе латунной
шпильки, а сама опора вставлена в фрикционо -демпфирующий многогранник (восьмигранник) , вместо
быстроизнашиваемого резинового сердечника.
2. Способ по п 1 обеспечения несущей способности сейсмостойкая фрикционно- демпфирующей и
амортизирующей опоры с фрикционно -демпфирующим или одноразовым пластическим шарниром,
отличающийся тем, что значение усилия натяжения высокопрочного фрикци- болта с медным
обожженным клином забитым в пропиленный паз латунной шпильки с втулкой -гильзы из
стального тонкого троса , а определение усилия сдвига на образце-свидетеле осуществляют
устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига,
выполненный в виде рычага, установленного на валу с возможностью соединения его с неподвижной
частью устройства и имеющего отверстие под нагрузочный болт, а между выступом рычага и
тестовой накладкой помещают самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного
материала.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига фрикционно-подвижного
соединения к проектному усилию натяжения высокопрочного фрикци-болта с втулкой и тонкого
стального троса в диапазоне 0,54-0,60 корректировку технологии монтажа сейсмостойкой
фрикционно- демпфирующая и амортизирующей опоры, при отношении в диапазоне 0,50-0,53 при
монтаже увеличивают натяжение болта, а при отношении менее 0,50 кроме увеличения усилия
натяжения, дополнительно проводят обработку контактирующих поверхностей телескопической
сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая, амортизирующая опора, вставленной вместо
резинового не долговечного сердечника
Фигуры к заявке на изобретение полезная модель Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора Е04Н 9/02
Фиг 1 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
52

53.

Фиг 2
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 3 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 4 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 5 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
53

54.

Фиг 6 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 7 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 8 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
54

55.

Фиг 9 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 10 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 11 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 12 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
55

56.

Фиг 13 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 14 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 15 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 16 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
56

57.

Фиг 17 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 18 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 19 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
57

58.

Фиг 20 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 21 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 22 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
58

59.

Фиг 23 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 24 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 25 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 26 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
59

60.

Фиг 27 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 28 1 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 29 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Фиг 30 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
60

61.

Фиг 31 Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
РЕФЕРАТ
изобретения на полезную модель сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора предназначена для защиты мостов, сооружений,
объектов, зданий. оборудования от сейсмических, взрывных, вибрационных, неравномерных воздействий за
счет использования упругой гофры, стержневых струнных виброизоляторов, многослойной втулки
(гильзы) из упругого троса в полимерной из без полимерной оплетке и протяжных фланцевых
фрикционно- податливых соединений отличающаяся тем, что с целью повышения виброизолирующих
свойств опоры корпус опоры выполнен сборным с круглым и квадратным сечением и состоит из нижней
целевой части и сборной верхней части подвижной в вертикальном направлении с кинематическим
эффектом, соединенные между собой с помощью фрикционно-подвижных соединений и
контактирующими поверхностями с контрольным натяжением фрикци-болтов с упругой тросовой
втулкой (гильзой) , расположенных в длинных овальных отверстиях, при этом пластины-лапы верхнего и
нижнего корпуса расположены на упругой перекрестной гофры (демпфирующих ножках) и крепятся
фрикци-болтами с многослойным из склеенных пружинистых медных пластин клином, расположенной в
коротком овальном отверстии верха и низа корпуса опоры.
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая и амортизирующая опора , содержащая трубообразный,
квадратный корпус-опору и сопряженный с ним подвижный узел из контактирующих поверхностях
между которыми проложен демпфирующий трос в пластмассой оплетке с фланцевыми фрикционноподвижными соединениями с закрепленными запорными элементами в виде протяжного соединения.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено восемь или более открытых пазов с
длинными овальными отверстиями, расстояние от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки
паза опоры.
Увеличение усилия затяжки фрикци-болта приводит к уменьшению зазора <Z> корпуса, увеличению сил
трения в сопряжении составных частей корпуса опоры и к увеличению усилия сдвига при внешнем
воздействии.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный
коэффициент трения по свинцовому листу в нижней и верхней части виброизолирующих,
сейсмоизолирующих поясов, вставкой со свинцовой шайбой и латунной гильзой для создания протяжного
соединяя.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с вбитыми в паз шпилек обожженными
медными клиньями, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное
61

62.

усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса ( массы) оборудования,
сооружения, здания, моста и расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* )
Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции»
Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2 и согласно изобретениям №№ 2371627, 2247278, 2357146, 2403488,
2076985, 1143895,1174616, 1168755 SU «Structural steel building frame having resilient connectors US 4094111 A»,
4094111US, TW201400676 «Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device
Сама составная сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора выполнена квадратной либо стаканчататрубного вида с фланцевыми, фрикционно - подвижными соединениями с фрикци-болтами установленная
на перекрестную виброизолирующею упругою гофру ( демпфирующие ножки) на свинцовых листах .
Фрикци-болт с тросовой втулкой (гильзой) - это вибропоглотитель пиковых ускорений (ВПУ) с помощью
которого поглощается вибрационная, взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикциболт снижает на 2-3 балла импульсные растягивающие нагрузки при землетрясениях и взрывной нагрузки
от ударной воздушной волны. Фрикци–болт повышает надежность работы вентиляционного
оборудования, сохраняет каркас здания, мосты, ЛЭП, магистральные трубопроводы за счет уменьшения
пиковых ускорений, за счет протяжных фрикционных соединений, работающих на растяжение. ( ТКП 455.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Упругая втулка (гильза) фрикци-болта состоящая из стального троса в пластмассовой оплетке или без
пластмассовой оплетки, пружинит за счет трения между тросами, поглощает при этом вибрационные ,
взрывной, сейсмической нагрузки , что исключает разрушения вибрационного основания , опор под
вентиляционный агрегат, мостов, разрушении теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого
автотранспорта и вибрации от ж/д . Надежность friction-bolt на виброизолирующих опорах
достигается путем обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках,
преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на здание, сооружение, вентиляционного
оборудование, которое устанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих опорах на фланцевых
фрикционно- подвижных соединениях (ФФПС) по изобретению "Опора сейсмостойкая" № 165076 E 04
9/02 , опубликовано: 10.10.2016 № 28 от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент) Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И,
RU 2413098 F 16 B 31/02 "Способ для обеспечения несущей способности металлоконструкций с
высокопрочными болтами" .
В основе фрикционного соединения на фрикци-болтах (поглотители энергии) лежит принцип который
называется "рассеивание", "поглощение" вибрационной, сейсмической, взрывной, энергии.
Использования фланцевых фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных
соединениях с демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом-фрикци-болтом ), имеет
пару структурных элементов, соединяющих эти структурные элементы со скольжением, разной
шероховатостью поверхностей в виде демпфирующих тросов или упругой гофры ( обладающие
значительными фрикционными характеристиками, с многокаскадным рассеиванием сейсмической,
взрывной, вибрационной энергии. Совместное скольжение включает зажимные средства на основе
friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать,
при применении силы.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит перемещение (скольжение) фрагментов
фланцевых фрикционно-подвижных соединений ( ФФПС), сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора
(фрагменты опоры) скользящих, по продольным длинным овальным отверстиям виброиолирующей и
сейсмоизолирующей опоры.
Происходит поглощение энергии за счет трения частей корпуса опоры при сейсмической, ветровой,
взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиваться виброизолирующей и
сейсмоизолирующей кинематической опоре с оборудованием на расчетное допустимое перемещение.
Сейсмостойкая фрикционно- демпфирующая опора , рассчитана на одно, два землетрясения или на одну
взрывную нагрузку от ударной взрывной волны.
62

63.

После длительной сейсмической нагрузки необходимо заменить медный клин забитый в пропиленный паз
латунной шпильки, а смятый трос вынуть из контактирующих поверхностей, обмотать скользящий
двигающий шток новой тросовой обмоткой и вставить опять в квадратный или трубчатый стакан ,
забить в паз латунной шпильки демпфирующего узла крепления, новые упругопластичный стопорные
обожженные медный многослойный клин (клинья), с помощью домкрата поднять и выровнять
виброизолирующею опору под агрегатом, оборудования, сооружения, здание и затянуть фрикци- болт с
контрольным натяжением, на начальное положение конструкции с фрикционными соединениями,
восстановить протяжного соединения сейсмоизолирующей фрикционно-демпфирующей опоре, для
дальнейшей эксплуатации для надежной сейсмозащиты от многокаскадного демпфирования
сооружения, моста, здания
Виброизолирующая опора Е04Н 9 02 Представитель заявителей физическое лицо Коваленко Александр
Иванович.
Адрес для переписки: 197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ" [email protected]
РЕФЕРАТ
изобретения полезная модель виброизолирующая опора
Коваленко Александр Иванович,
Виброизолирующая опора предназначена для защиты оборудования, сооружений, объектов, зданий от
сейсмических, взрывных, вибрационных, неравномерных воздействий за счет использования упругой гофры,
стержневых струнных виброизоляторов, многослойной втулки (гильзы) из упругого троса в полимерной из без
полимерной оплетке и протяжных фланцевых фрикционно- податливых соединений отличающаяся тем, что с
целью повышения виброизолирующих свойств опоры корпус опоры выполнен сборным с круглым и квадратным
сечением и состоит из нижней целевой части и сборной верхней части подвижной в вертикальном направлении с
кинематическим эффектом, соединенные между собой с помощью фрикционно-подвижных соединений и
контактирующими поверхностями с контрольным натяжением фрикци-болтов с упругой тросовой втулкой
(гильзой) , расположенных в длинных овальных отверстиях, при этом пластины-лапы верхнего и нижнего корпуса
расположены на упругой перекрестной гофры (демпфирующих ножках) и крепятся фрикци-болтами с
многослойным из склеенных пружинистых медных пластин клином, расположенной в коротком овальном
отверстии верха и низа корпуса опоры.
Опора виброизолирующая , содержащая трубообразный, квадратный корпус-опору и сопряженный с ним
подвижный узел из контактирующих поверхностях между которыми проложен демпфирующий трос в пластмассой
оплетке с фланцевыми фрикционно-подвижными соединениями с закрепленными запорными элементами в виде
протяжного соединения.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено восемь или более открытых пазов с длинными
овальными отверстиями, расстояние от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза опоры.
Увеличение усилия затяжки фрикци-болта приводит к уменьшению зазора <Z> корпуса, увеличению сил трения в
сопряжении составных частей корпуса опоры и к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент
трения по свинцовому листу в нижней и верхней части виброизолирующих, сейсмоизолирующих поясов, вставкой со
свинцовой шайбой и латунной гильзой для создания протяжного соединяя.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с вбитыми в паз шпилек обожженными медными
клиньями, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие. Количество
болтов определяется с учетом воздействия собственного веса ( массы) оборудования, сооружения, здания, моста и
расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва,
2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Сама составная виброизолирующая кинематическая опора выполнена квадратной либо стаканчата-трубного вида с
фланцевыми, фрикционно - подвижными соединениями с фрикци-болтами установленная на перекрестную
виброизолирующею упругою гофру ( демпфирующие ножки) на свинцовых листах .
63

64.

Фрикци-болт с тросовой втулкой (гильзой) - это вибропоглотитель пиковых ускорений (ВПУ) с помощью которого
поглощается вибрационная, взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на
2-3 балла импульсные растягивающие нагрузки при землетрясениях и взрывной нагрузки от ударной воздушной
волны. Фрикци–болт повышает надежность работы вентиляционного оборудования, сохраняет каркас здания,
мосты, ЛЭП, магистральные трубопроводы за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет протяжных
фрикционных соединений, работающих на растяжение. ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013,
СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Упругая втулка (гильза) фрикци-болта состоящая из стального троса в пластмассовой оплетке или без
пластмассовой оплетки, пружинит за счет трения между тросами, поглощает при этом вибрационные , взрывной,
сейсмической нагрузки , что исключает разрушения вибрационного основания , опор под вентиляционный агрегат,
мостов, разрушении теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д .
Надежность friction-bolt на виброизолирующих опорах достигается путем обеспечения многокаскадного
демпфирования при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на
здание, сооружение, вентиляционного оборудование, которое устанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих
опорах на фланцевых фрикционно- подвижных соединениях (ФФПС) по изобретению "Опора сейсмостойкая" №
165076 E 04 9/02 , опубликовано: 10.10.2016 № 28 от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент) Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И,
RU 2413098 F 16 B 31/02 "Способ для обеспечения несущей способности металлоконструкций с высокопрочными
болтами" .
В основе фрикционного соединения на фрикци-болтах (поглотители энергии) лежит принцип который называется
"рассеивание", "поглощение" вибрационной, сейсмической, взрывной, энергии.
Использования фланцевых фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных
соединениях с демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом-фрикци-болтом ), имеет пару
структурных элементов, соединяющих эти структурные элементы со скольжением, разной шероховатостью
поверхностей в виде демпфирующих тросов или упругой гофры ( обладающие значительными фрикционными
характеристиками, с многокаскадным рассеиванием сейсмической, взрывной, вибрационной энергии. Совместное
скольжение включает зажимные средства на основе friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие
указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит перемещение (скольжение) фрагментов фланцевых
фрикционно-подвижных соединений ( ФФПС), виброизолирующей кинематической опоры (фрагменты опоры)
скользящих, по продольным длинным овальным отверстиям виброиолирующей и сейсмоизолирующей опоры.
Происходит поглощение энергии за счет трения частей корпуса опоры при сейсмической, ветровой, взрывной
нагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиваться виброизолирующей и сейсмоизолирующей кинематической
опоре с оборудованием на расчетное допустимое перемещение. Виброизолирующая опора рассчитана на одно, два
землетрясения или на одну взрывную нагрузку от ударной взрывной волны.
После длительной вибрационной, взрывной, сейсмической нагрузки необходимо заменить сломанные упругие
гофрированные ножки, смятые троса или гофру вынуть из контактирующих поверхностей, обмотать
скользящий двигающий шток новой тросовой обмоткой и вставить опять в квадратный или трубчатый стакан ,
забить в паз латунной шпильки демпфирующего узла крепления, новые упругопластичный стопорные обожженные
медный многослойный клин (клинья), с помощью домкрата поднять и выровнять виброизолирующею опору под
вентиляционным агрегатом, оборудования, сооружения, здание и затянуть фрикци- болт с контрольным натяжением,
на начальное положение конструкции с фрикционными соединениями, восстановить протяжного соединения на
виброизолирующей опоре основании для дальнейшей эксплуатации после взрыва, аварии, землетрясения для
дальнейшей эксплуатации для надежной виброизоляции от многокаскадного демпфирования вентиляционного
агрегата , сооружения, опоры, основания под вентиляционные агрегаты
Описание изобретения на полезную модель
Виброизолирующая опора
Е04Н 9/02
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты вентиляторных, вентиляционных агрегатов, оборудования,
зданий, мостов, сооружений, магистральных трубопроводов, линий электропередач, рекламных щитов от сейсмических
воздействий за счет использования виброизолирующего основания (опор) установленных на пружинистую гофру с
ломающимися демпфирующими ножками при при многокаскадном демпфировании и динамических нагрузках на
64

65.

протяжных фрикционное- податливых соединений проф. ПГУПС дтн Уздина А М "Болтовое соединение" №№ 1143895 ,
1168755 , 1174616 "Болтовое соединение плоских деталей".
Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например, болтовое
соединение плоских деталей встык, патент RU №1174616, F15B5/02 с пр. от 11.11.1983, RU 2249557 D 66C 7/00 " Узел
упругого соединения трехглавного рельса с подкрановой балкой ", RU № 2148 805 G 01 L 5/24 "Способ определения
коэффициента закручивания резьбового соединения "
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены длинные
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 длинных овальных отверстий после чего соединения при
импульсных растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфировании работают упруго. После того как все болты
соединения дойдут до упора края в длинных овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем
происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов.
Недостатками известного решения являются: не возможность использовать опору как виброизолирующее основание,
ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также устройство для фрикционного демпфирования
антиветровых и антисейсмических воздействий, патент TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic
friction damping device, E04B1/98, F16F15/10, патент США Structural stel bulding frame having resilient connectors № 4094111
E 04 B 1/98, RU № 2148805 G 01 L 5/24 "Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения" , RU №
2413820 "Фланцевое соединение растянутых элементов замкнутого профиля", Украина № 40190 А "Устройство для
измерения сил трения по поверхностям болтового соединения" , Украина патент № 2148805 РФ "Способ определения
коэффициента закручивания резьбового соединения"
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и
несколько внешних пластин установленных на пружинистое гофрированной основание. В сегментах выполнены
продольные пазы. Демпфирующее виброизолирующее трение создается между пластинами и наружными поверхностями
сегментов, за счет проложенного между контактирующими поверхностями деталей виброизолирующего троса в
пластмассой оплетке или без пластмассовой оплетке пружинистого скрученного тонкого троса. 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 виброизолирующею конструкцию кинематической или маятниковой опоры, которая
выдерживает вибрационные и сейсмические нагрузки но, при возникновении динамических, импульсных растягивающих
нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего
начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения, частично ломая упругие гофрированные
демпфирующие "ножки"
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большого
количества сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых креплений
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся
поверхностей до одного или нескольких сопряжений отверстий корпуса- крестообразной, трубной, квадратной опоры, типа
штока, а также повышение точности расчета при использования демпфирующей гофры, тросовой втулки (гильзы) на
фрикци- болтовых демпфирующих податливых креплений и прокладки между контактирующими поверхностями упругую
обмотку из тонкого троса ( диаметр 2 мм ) в пластмассовой оплетке или без оплетки, скрученного в два или три слоя
пружинистого троса
.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора
(крестовидная, квадратная, трубчатая) выполнена из разных частей: нижней - корпус, закрепленный на фундаменте с
помощью подвижного фрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин, с бронзовой
втулкой (гильзой) и свинцовой шайбой и верхней - шток сборный в виде Г-образных стальных сегментов (для опор с
квадратным сечением), в виде С- образных (для трубчатых опор), установленный с возможностью перемещения вдоль оси и
с ограничением перемещения за счет деформации и виброизолирующего корпуса под действием запорного элемента в
65

66.

виде стопорного фрикци-болта с тросовой виброизолирующей втулкой (гильзой) с пропиленным пазом в стальной шпильке
и забитым в паз медным обожженным клином.
В верхней и нижней частях опоры корпуса выполнены овальные длинные отверстия, (сопрягаемые с цилиндрической
поверхностью опоры) и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси), в которые устанавливают
запирающий элемент- стопорный фрикци-болт с контролируемым натяжением, с медным клином, забитым в пропиленный
паз стальной шпильки и с бронзовой или латунной втулкой ( гильзой), с тонкой свинцовой шайбой. Кроме того в
квадратных трубчатых или крестовидных корпусах, параллельно центральной оси, выполнены восемь открытых длинных
пазов, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться за счет протяжных соединений с фрикци- болтовыми
демпфирующими, виброизолирующими креплениями в радиальном направлении.
В теле квадратной, трубчатой, крестовидной опоры, вдоль центральной оси, выполнен длинный паз ширина которого
соответствует диаметру запирающего элемента (фрикци- болта), а длина соответствует заданному перемещению трубчатой,
квадратной или крестообразной опоры. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении опоры - корпуса, с
продольными протяжными пазами с контролируемым натяжением фрикци-болта с медным клином обмотанным тросовой
виброизолирующей втулкой (пружинистой гильзой) , забитым в пропиленный паз стальной шпильки и обеспечивает
возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние
«запирания» с возможностью перемещения только под вибрационные, сейсмической нагрузкой, взрывные от воздушной
волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на
фиг.1 изображена крестовидная опора на фрикционных соединениях с контрольным натяжением ;
на фиг.2 изображен вид сверху виброизолирующей опоры со стопорным (тормозным) фрикци –болт с забитым в
пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином;
на фиг.3 изображен вид с боку крестовидной виброизолирующей, сейсмоизолирующей кинематической опоры на
фрикционных соединениях;
на фиг.4 изображен фрагмент квадратной опоры с длинными овальными отверстиями для протяжных соединений ;
на фиг. 5 изображена квадратная виброизоирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора на протяжных
фрикционных соединениях;
фиг. 6 изображена квадратная виброизолирующая, сейсмоизолирующая кинематическая опора с поднятым корпусом с
длинными овальными отверстиями;
фиг.7 изображен вид с верху квадратной виброизирующей, сейсмоизолирующей кинематической с фрикционным
креплением фрикци-болтами с контрольным натяжением -вид с верху с поднятым корпусом;
фиг. 8 изображена квадратная опора вид с верху и с боку три фигуры виброизолирующей, сейсмоизолирующей
кинематической опоры маятниковая установленная на гофрированных упругих ножках со свинцовым основанием ,
листом –вид с верху и с боку ;
фиг. 9 изображена трубчатая опора, в разрезе с поднятым внутренним состоящим из двух С-образных фрагментов штоком,
установленная на свинцовый лист;
фиг. 10 вид с боку , изображена трубчатая виброизолирующая, сейсмоизолирубющая кинематическая опора состоящая из
двух частей штоков, для транспортировки к месту установки;
фиг. 11 изображена трубчатая сейсмоизолирующая опора маятниковая установленная на свинцовый лист –вид с верху;
фиг. 12 изображена трубчатая виброизолирующая, сейсмоизолирующая кинематическая опора с протяжными
соединениями -вид с верху;
фиг 13 изображен фрагмент трубчатой виброизолирующей, сейсмоизолирующей
установленный га гофрируемом пружинистом основании
и на свинцовый лист нижнего виброизолирующего пояса – вид с верху;
66
кинематической опоры

67.

фиг 14 изображен вид сверху крестовидная виброизолирующей, сейсмоизолирующей кинематической опора с поднятым
крестообразным штоком, установленная на свинцовый лист;
фиг. 15 вид сверху , изображена крестообразная виброизолирующая кинематическая опора , установленная на
гофрированных виброизолирующих ножках и свинцовый лист с фрикционными соединениями, вид сверху;
фиг. 16 вид с боку, изображена трубчатая виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора , с опущенным
телескопическим трубчатым корпусом;
фиг. 17 изображен трубчатая виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора
фиг 18 вид с боку, изображена трубчатая виброизолирующая, сейсмоизолирующая кинематическая опора с поднятым
внутренним корпусом, по длинным овальным отверстиям;
фиг. 19 изображен разрез укладки пружинистого гофрированного основания под
виброизолирующею, сейсмоизлирующею опору;
трубчатую, крестовидную, и квадратную
фиг. 20 изображена пружинистая гофра с демпфирующими ножками
фиг. 21 изображен демпфирующие фрикци –болты с тросовой гильзой (пружинистой втулкой)
фиг. 22 изображена виброизолирующий латунный фрикци –болта с забитыми обожженными медными стопорными
клиньями, забитыми в пропиленные пазы стальных шпилек для виброизолирующей, сейсммоизолирующей
кинематической опоры ;
фиг. 23 изображен пружинистый стальной трос в пластмассовой оплетке
фиг. 24 изображен упругоплатичный многослойный склеенный медный забивной клин в фрикци-болт
фиг. 25 изображен демпфирующих фрикци –болт,
с запитым в пропиленный паз медным обожженным клином
фиг. 26 изображен латунный фрикци -болт с пропиленным болгаркой пазом
фиг. 27 изображено протяжное фрикци -болт с забитым медным клином
фиг. 28 изображен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения" по изобретении. № 2148805
МПК G 01 L 5/25 " Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения" и № 2413098 "Способ для
обеспечения несущей способности металлических конструкций с высокопрочными болтами"
фиг. 29 изображено Украинское устройство для определения силы трения по подготовленным поверхностям для болтового
соединения по Украинскому изобретению № 40190 А, заявление на выдачу патента № 2000105588 от 02.10.2000,
опубликован 16.07.2001 Бюл 8 и в статье Рабера Л.М. Червинский А.Е "Пути соевршенствоания технологии выполнения
фрикционных соединений на высокопрочных болтах" Национальная металлургический Академия Украины , журнал
Металлургическая и горная промышленность" 2010№ 4 стр 109-112
фиг. 30 изображен образец для испытания и Определение коэффициента трения между контактными поверхностями
соединяемых элементов СТП 006-97 Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов,
СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ» МОСКВА 1998, РАЗРАБОТАНого Научноисследовательским центром «Мосты» ОАО «ЦНИИС» (канд. техн. наук А.С. Платонов,канд. техн. наук И.Б. Ройзман, инж.
А.В. Кручинкин, канд. техн. наук М.Л. Лобков, инж. М.М. Мещеряков) для испытаний на вибростойкость,
сейсмостойкость образца, фрагмента, узлов крепления протяжных фрикционно подвижных соединений (ФПС) .
Виброизолирующая кинематическая опора установленная на пружинистой гофре с демпфирующими ножками, состоит из
двух корпусов (нижний целевой), (верхний составной), в которых выполнены вертикальные длинные овальные отверстия
диаметром «D», шириной «Z» и длиной . Нижний корпус опоры охватывает верхний корпус опоры (трубная, квадратная,
крестовидная). При монтаже опоры верхняя часть корпуса опоры поднимается до верхнего предела, фиксируется фрикциболтами с контрольным натяжением, со стальной шпилькой болта, с пропиленным в ней пазом и предварительно забитым в
шпильке обожженным медным клином. и тросовой пружинистой втулкой (гильзой) В стенке корпусов виброизолирующей,
сейсмоизолирующей кинематической опоры перпендикулярно оси корпусов опоры выполнено восемь или более длинных
67

68.

овальных отверстий, в которых установлен запирающий элемент-калиброванный фрикци –болт с тросовой демпирующей
втулкой, пружинистой гильзой, с забитым в паз стальной шпильки болта стопорным ( пружинистым ) обожженным медным
многослойным упругопластичнм клином, с демпфирующей свинцовой шайбой и латунной втулкой (гильзой), (фигура 21).
В теле крестовиной, трубчатой, квадратной опоры, штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h»
(допустимый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного фрикци - болта, проходящего через этот
паз. В нижней части опоры, корпуса, выполнен фланец для фланцевого подвижного соединения с длинными овальными
отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части корпуса выполнен фланец для сопряжения с защищаемым
объектом, вентиляционным оборудованием, сооружением, мостом
Сборка опоры заключается в том, что составной ( сборный) крестовидный, трубчатый, квадратный корпус сопрягается с
монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной опорой, основного корпуса по подвижной посадке с фланцевыми
фрикционно- подвижными соединениям (ФФПС). Паз крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, совмещают с
поперечными отверстиями монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной поверхностью фрикци-болта (высота опоры
максимальна). После этого гайку ( фигура 25, 27) затягивают тарировочным ключом с контрольным натяжением до
заданного усилия в зависимости от массы вентиляционного оборудования, агрегатов, моста, здания. Увеличение усилия
затяжки гайки на фрикци-болтах 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 в
крестообразной, трубчатой, квадратной опоре корпуса.
Величина усилия трения в сопряжении внутреннего и наружного корпусов для крестовидной, трубчатой, квадратной
опоры зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) с контролируемым натяжением и для каждой конкретной
конструкции виброизолирующего, сейсмоизолирующей кинематической опоры (компоновки, габаритов, материалов,
шероховатости и пружинистости стального тонкого троса уложенного между контактирующими поверхностями деталей
поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально или расчетным машинным способом в ПК
SCAD.
Виброизоляция, сейсмоизолирующая кинематической опора установленная на гофрированной
пружинистое основание ,
сверху и снизу закреплена на фланцевых фрикционо-подвижных соединениях (ФФПС). Во время вибрационных нагрузок
или взрыве за счет трения между верхним и нижним корпусом опоры происходит поглощение вибрационной, взрывной и
сейсмической энергии. Фрикционно- подвижные соединения состоят из скрученных пружинистых тросов- демпферов
сухого трения с энергопоглощающей гофрой и свинцовыми (возможен вариант использования латунной втулки или
свинцовых шайб) поглотителями вибрационной , сейсмической и взрывной энергии за счет демпфирующих гофрированных
ножек, тросовой втулки из скрученного тонкого стального троса, пружинистых многослойных медных клиньев и сухого
трения, которые обеспечивают смещение опорных частей фрикционных соединений на расчетную величину при
превышении горизонтальных вибрационных, взрывных, сейсмических нагрузок от вибрационных воздействий или
величин, определяемых расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок, сама кинематическая опора при этом начет
раскачиваться, за счет выхода обожженных медных клиньев, которые предварительно забиты в пропиленный паз стальной
шпильки при креплении опоры к нижнему и верхнему виброизолирующему поясу .
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения по
упругой многослойной, перекрестной гофре .
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми динамометрическими ключами или
гайковертами на расчетное усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса
вентиляционного оборудования, здания, сооружения, моста.
Сама составная опора выполнена крестовидной, квадратной (состоит из двух П-образных элементов) либо стаканчатотрубного вида с фланцевыми фрикционно - подвижными болтовыми соединениями.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с обожженными медными клиньями забитыми в пропиленный
паз стальной шпильки, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие с
контрольным натяжением.
Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса (массы) оборудования, сооружения, здания,
моста, Расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва,
2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается вибрационная,
взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные растягивающие
68

69.

нагрузки при землетрясении и при взрывной, ударной воздушной волне. Фрикци –болт повышает надежность работы
оборудования, сохраняет вентиляционные агрегаты для для Белорусской АЭС, каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального
трубопровода, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет использования протяжных фрикционных соединений,
работающих на растяжение на фрикци- болтах, установленных в длинные овальные отверстия с контролируемым
натяжением в протяжных соединениях согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП
16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2.
Тросовая скрученная из стального тонкого троса ( диаметр 2 мм) втулка (гильза) фрикци-болта при виброизоляции
нагревается за счет трения между верхней составной и нижней целевой пластинами (фрагменты опоры) до температуры
плавления и плавится, при этом поглощаются пиковые ускорения взрывной, сейсмической энергии и исключается
разрушение оборудования, ЛЭП, опор электропередач, мостов, также исключается разрушение теплотрасс горячего
водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д.
В основе виброзащиты с использованием фрикционного соединения на фрикци-болтах с тросовой втулкой, лежит принцип
который, на научном языке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Виброизолирующая , сейсмоизолирующая кинематическая опора рассчитана на одну сейсмическую нагрузку (9 баллов),
либо на одну взрывную нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки необходимо заменить смятые или сломанные
гофрированное виброиозирующее основание, в паз шпильки фрикци-болта, демпфирующего узла забить новые
демпфирующий и пружинистый медные клинья, с помощью домкрата поднять, выровнять опору и затянуть болты на
проектное контролируемое протяжное натяжение.
При воздействии вибрационных, взрывных нагрузок , сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении в
крестообразной, трубчатой, квадратной сейсмоизолирующей маятниковых опор , происходит сдвиг трущихся элементов
типа шток, корпуса опоры, в пределах длины паза выполненного в составных частях нижней и верхней крестовидной,
трубчатой, квадратной опоры, без разрушения оборудования, здания, сооружения, моста.
Ознакомиться с инструкцией по применению фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) можно по
ссылке: https://vimeo.com/123258523 http://youtube.com/watch?v=76EkkDHTvgM&feature=youtu.be
О характеристиках виброизолирующей, сейсмоизлирующей кинематической опоры (без раскрывания новизны
технического решения) сообщалось на научной XXVI Международной конференции «Математическое и компьютерное
моделирование в механике деформируемых сред и конструкций», 28.09 -30-09.2015, СПб ГАСУ: «Испытание
математических моделей установленных на сейсмоизолирующих фланцевых фрикционно-подвижных соединениях
(ФФПС) и их реализация в ПК SCAD Office» (руководитель испытательной лабораторией ОО "Сейсмофонд" (стажер СПб
ГАСУ, инж. Александр Иванович Коваленко) можно ознакомиться на сайте:
http://www.youtube.com/watch?v=MwaYDUaFNOk https://youtu.be/MwaYDUaFNOk
https://www.youtube.com/watch?v=GemYe2Pt2UU https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=PmhfJoPlKUw https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=2N0hp-3FAUs https://www.youtube.com/watch?v=eB1r8F7zkSw
https://www.youtube.com/watch?v=ulXjYw7fyJA https://www.youtube.com/watch?v=V7HKMKUujT4
С решениями фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и демпфирующих узлов крепления (ДУК) (без
раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться: dwg.ru, rutracker.org. www1.fips.ru.
dissercat.comhttp://doc2all.ru, см. изобретения №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, № 4,094,111 US Structural steel building
frame having resilient connectors, TW201400676 Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device (Тайвань).
С лабораторными испытаниями фланцевых фрикционно –подвижных соединений для виброизоирующей кинематической
опоры в испытательном центре СПб ГАСУ и ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ , адрес: 1900005, СПб, 2-я
Красноармейская ул.д 4 (без раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться по ссылке :
http://www.youtube.com/my_videos?o=U https://www.youtube.com/watch?v=846q_badQzk
https://www.youtube.com/watch?v=EM9zQmHdBSU https://www.youtube.com/watch?v=3Xz--TFGSYY
https://www.youtube.com/watch?v=HTa1SzoTwBc https://www.youtube.com/watch?v=PlWoLu4Zbdk
https://www.youtube.com/watch?v=f4eHILeJfnU https://www.youtube.com/watch?v=a6vnDSJtVjw
Сопоставление с аналогами показывает следующие существенные отличия:
1. Между подошвой виброизоляционной кинематической опорой нижним и верхним виброизолирующем поясом по
всему периметру виброизолирующего основания под вентиляционные агрегаты Белоруско й АЭС и периметру
размещения демпфирующих прокладок с продольными гофрами (5...10 штук) одинаковой высоты.
69

70.

2. Упругая податливость демпфирующей гофрированной прокладки регулируется прочностью пружинной стали,
толщиной листа, высотой продольных гофров, числом гофров.
3. Под фрикци- болтами, соединяющими виброизолирующей кинематической опоры , применены упругие
тарельчатые шайбы, выполненные пружинными стальными.
4. В отличие от резиновых неметаллических прокладок, свойства которой ухудшаются со време нем, из-за старения
резины, свойства демпфирующей прокладки остаются неизменными во времени, а долговечность их такая же, как у
вентиляционных агрегатов для Белоруской АЭС.
Экономический эффект достигнут из-за повышения долговечности демпфирующей упругой гофрированной
прокладки с виброизолирующей кинематической опоры , так как в ней отсутствует быстро изнашивающаяся и
стареющая резина , пружинные сложны при расчет и монтаже. Экономический эффект достигнут также из -за удобства
обслуживания узла при эксплуатации.
Литература
1. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка методов расчетной оценки долговечности
подкрановых путей производственных зданий. Автореферат диссертации докт. техн. наук. - ЮУрГУ, Челябинск, 2002. 40 с.
2. Подкрановые конструкции. Патент 2067075. Россия МКИ В 66 С 7/00, 18.10.93. Бюл.№27, 1997.
3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Карев М.А. Патент России. RU №2192383 С1 (Заявка №2000
119289/28 (020257), Подкрановая транспортная конструкция. Опубликован 10.11.2002.
1. "СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И
ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" № 2010136746 E 04 C 2/09
Дата опубликования 20.01.2013
2. Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая" 10.10.2016 Б.л 28
3. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная" 27.08.2015 бюл № 28
4.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
5. Изобретение № 1011847 "Башня" 30.08.1982
6. Изобретение № 1038457 "Сферический резервуар" 30.08.1982
7. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на пористых заполнителях" 15.05.1988 8.
Изобретение № 998300 "Захватное устройство для колонн" 23.02.1983
9. Захватное устройство сэндвич-панелей № 24717800 опуб 05 05.2011
10. Стена и способ ее возведения № 1728414 опул 19.06.1989
11. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора сейсмоизолирующая «гармошка». Используется
Японии.
12.
Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 «Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное
соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 ,
13.
Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
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. Республика ЧР № 7 август 1995 «Удар невиданной звезды или через четыре года». А.И.Коваленко
11. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без
заглубления –
дом на грунте. Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
12. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров
«Сейсмофонд» –
Фонда «Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
13. Журнал «Жизнь и безопасность « № 3/96 стр. 290-294 «Землетрясение по графику» Ждут ли через четыре года
планету
«Земля глобальные и разрушительные потрясения «звездотрясения» А.И.Коваленко, Е.И.Коваленко.
14. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации
электромагнитных
волн, предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!» и другие
70

71.

зарубежные научные издания и
журналах за 1994- 2004 гг. А.И.Коваленко и др. изданиях С брошюрой «Как
построить сейсмостойкий дом с учетом народного опыта сейсмостойкого строительства горцами Северного
Кавказа сторожевых башен» с.79 г. Грозный –1996. А.И.Коваленко в ГПБ им Ленина г. Москва и РНБ СПб пл.
Островского, д.3 .
Формула виброизолирующая опора
1. Виброизолирующая, сейсмоизолирующая кинематическая опора , повышенной надежности с улучшенными
демпфирующими свойствами, содержащая крестовидный, трубообразный, квадратный корпус -опору и сопряженный с ним
подвижный узел с фланцевыми фрикционно-подвижными соединениями тросовой пружинистой , упругой втулкой
(гильзой), закрепленные запорными элементами в виде протяжного соединения контактирующих поверхности детали и
накладок выполнены из пружинистого троса между контактирующими поверхностями, с разных сторон, отличающийся
тем, что с целью повышения надежности виброизолирующей кинематической опоры, корпус выполнен сборным и
выполнен с крестовидным, круглым и квадратным сечением и состоит из нижней целевой части установленной на
гофрированном демпфирующем основании, и сборной верхней части подвижной в вертикальном направлении с
кинематическим эффектом, соединенные между собой с помощью фрикционно-подвижных соединений с контрольным
натяжением фрикци-болтов с тросовой пружинистой втулкой (гильзы) , расположенных в длинных овальных отверстиях ,
при этом пластины-лапы верхнего и нижнего корпуса расположены на гофрированном демпфирующем основании ,
виброизолирующая кинематическая опора крепятся к нижнему и верхнему виброизолирующему поясу с помощью
фрикци-болтами с медным упругоплатичном, пружинистом многослойном, склеенном клином или тросовым пружинистым
зажимом , расположенной в коротком овальном отверстии верха и низа корпуса виброизолирующей кинематической опоры.
2. Узел упругого соединения гофры с виброизоирующей кинематической опорой , отличающийся тем, что узел
снабжен размещенной под опорой и опирающейся на верхний пояс демпфирующей прокладкой, выполненной из
пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине периметра
виброизолирующего основания , причем ширина упомянутой демпфирующей гофры (прокладки) на 5-10% меньше
ширины верхнего пояса , при этом сквозь подошву снаружи верхнего пояса и сквозь поддерживающие верхний пояс
упомянутой опоры пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными шайбами.
3. Способ обеспечения несущей способности виброизолирующего фрикционно -подвижного соединения с
высокопрочными фрикци-болтами с тросовой втулкой (гильзой), включающий приготовление образца -свидетеля,
содержащего элемент виброизолирующей опоры и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых
предварительно обработаны по проектной технологии СПб ГАСУ и ОО "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ, соединяют
высокопрочным фрикци- болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент
виброизолирующей опоры ( устройство) для определения усилия сдвига и постепенно увеличивают нагрузку на накладку
до момента ее сдвига, фиксируют усилие сдвига и затем сравнивают его с нормативной величиной показателя сравнения,
далее, в зависимости от величины отклонения, осуществляют коррекцию технологии монтажа виброизолирующей
опоры, отличающийся тем, что в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия натяжения
высокопрочного фрикци- болта с медным обожженным клином забитым в пропиленный паз латунной шпильки с
втулкой -гильзы из стального тонкого троса , а определение усилия сдвига на образце -свидетеле осуществляют
устройством, содержащим неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага,
установленного на валу с возможностью соединения его с неподвижной частью устройства и имеющего отверстие под
нагрузочный болт, а между выступом рычага и тестовой накладкой помещают самоустанавливающийся сухарик,
выполненный из закаленного материала.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения
высокопрочного фрикци-болта с втулкой и тонкого стального троса в диапазоне 0,54-0,60 корректировку технологии
монтажа виброизолирующей кинематической опоры не производят, при отношении в диапазоне 0,50-0,53 при монтаже
увеличивают натяжение болта, а при отношении менее 0,50, кроме увеличения усилия натяжения, дополнительно
проводят обработку контактирующих поверхностей телескопической виброизолирующей опоры .
Фигуры к заявке на изобретение полезная модель Виброизолирующая опора
71

72.

Фиг 1 Виброизолирующая опора
Фиг 2 Виброизолирующая опора
Фиг 3 Виброизолирующая опора
Фиг 4 Виброизолирующая опора
72

73.

Фиг 5 Виброизолирующая опора
Фиг 6 Виброизолирующая опора
Фиг 7 Виброизолирующая опора
Фиг 8 Виброизолирующая опора
73

74.

Фиг 9 Виброизолирующая опора
Фиг 10 Виброизолирующая опора
Фиг 11 Виброизолирующая опора
74

75.

Фиг 12 Виброизолирующая опора
Фиг 13 Виброизолирующая опора
Фиг 14 Виброизолирующая опора
Фиг 15 Виброизолирующая опора
75

76.

Фиг 16 Виброизолирующая опора
Фиг 17 Виброизолирующая опора
Фиг 18 Виброизолирующая опора
76

77.

Фиг 19 Виброизолирующая опора
Фиг 20 Виброизолирующая опора
Фиг 21 Виброизолирующая опора
Фиг 22 Виброизолирующая опора
77

78.

Фиг 23 Виброизолирующая опора
Фиг 24 Виброизолирующая опора
Фиг 25 Виброизолирующая опора
Фиг 26 Виброизолирующая опора
78

79.

Фиг 27 Виброизолирующая опора
Фиг 28 Виброизолирующая опора
Фиг 29 Виброизолирующая опора
79

80.

Фиг 30
Виброизолирующая опора
Описание прототипа патент RU 1832165 " Виброизолирующая опора", RU № 184085 "Виброизолирующий
компенсатор" RU 165076 "Опора сейсмостойкая"
.Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент" 07.09.1992
11. Заявки на изобретение № 20181229421/20(47400) от 10.08.2018 «Опора сейсмоизолирующая «гармошка». Используется
Японии.
12. Заявки на изобретение № 2018105803/20 (008844) от 11.05.2018 «Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное
соединение для трубопроводов» F 16L 23/02 ,
13. Заявка на изобретение № 2016119967/20 ( 031416) от 23.05.2016 «Опора сейсмоизолирующая маятниковая» E04 H 9/02.
"СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ
И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ" № 2010136746 E 04 C 2/09
Дата опубликования 20.01.2013
ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
165 076
(19)
RU
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
(11)
СЛУЖБА
ПО
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
165 076
(13)
80

81.

U1
(51) МПК
E04H
9/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус:
165 076
прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса:
07.06.2017)
(21)(22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, пр. Королева, 30,
корп. 1, кв. 135, Коваленко Александр
Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
165 076
Государственная пошлина 1350 руб Виброизолирующая опора a 20190028 от 05 февраля 2019 Гуленковой Юхнович ncip
belgospatent by 220034 Минск Козлова 20
ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
165 076
(19)
RU
(11)
165 076
(13)
U1
(51) МПК
E04H
9/02 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
СЛУЖБА
ПО
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус:
165 076
прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса:
07.06.2017)
81

82.

(21)(22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, пр. Королева, 30,
корп. 1, кв. 135, Коваленко Александр
Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
(57) Реферат:
165 076
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических воздействий за счет использования
фрикцион но податливых соединений. Опора состоит из корпуса в котором выпол нено 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 отверсти ями 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 чер ез которые пропущены
болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузках силы трения между
листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов
или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью. Взаимное смещение листов
происходит до упора болтов в края овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как все
болты соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем
происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов. Недостатками известного являются:
ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также
неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство для фрикционного демпфирования
антиветровых и антисейсмических воздействий по Патенту TW 201400676 (A) -2014-01-01. Restraint anti-wind and antiseismic 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
82

83.

оси и с возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием запор ного 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 корпуса до нижней точки паза в штоке. Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами,
где на фиг. 1 изображен разрез А-А (фиг. 2); на фиг. 2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг. 1); на фиг. 3 изображен
разрез В-В (фиг. 1); на фиг. 4 изображен выносной элемент 1 (фиг. 2) в увеличенном масштабе.
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром «D», которое
охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 например по подвижной посадке H7/f7. В стенке корпуса
перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент - калиброванный болт 3.
Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и длиной «I». В теле штока вдоль оси
выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру
калиброванного болта, проходящего через этот паз. При этом длина пазов «I» всегда больше расстояния от торца корпуса
до нижней точки паза «Н». В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в
верхней части штока 2 выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том , что
шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями
корпуса и соединяют калиброванным болтом 3, с шайбами 4, с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку
5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта
(высота опоры максимальна). После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение
усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в
свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие корпуса цилиндр штока. Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и
для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления
нагрузок и др.) определяется экспериментально. При воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в
сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без разрушения
конструкции.
Формула полезной модели
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел, закрепленный запорным
элементом, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с
цилиндрической поверхностью штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде
калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и чере з 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.
83

84.

84

85.

(21), (22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(45) Опубликовано: 10.10.2016
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, пр. Королева, 30, корп. 1, кв. 135, Коваленко
Александр Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел, закрепленный запорным элементом, отличающаяся
через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный гай
85

86.

86

87.

87

88.

ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
165 076
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(11)
(13)
U1
(51) МПК
E04H
9/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
Статус:
165 076
прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса:
07.06.2017)
(21)(22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Ал
Коваленко Алекс
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
(73) Патентообладател
Андреев Борис Ал
Коваленко Алекс
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, пр. Королева, Коваленко Александр Иванович
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
165 076
(57) Реферат:
Опора сейсмостойкая предназначена для защиты объектов от сейсмических воздействий за счет использования
фрикцион но податливых соединений. Опора состоит из корпуса в котором выполнено вертикальное отверстие
охватывающее цилиндрическую поверхность щтока. В корпусе, перпендикулярно вертикальной оси, выполнены
отверстия в которых установлен запирающий калиброванный болт. Вдоль оси корпуса выполнены два паза шириной
<Z> и длиной <I> которая превышает длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза, выполненного в штоке.
Ширина паза в штоке соответствует диаметру калиброванного болта. Для сборки опоры шток сопрягают с
отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с попереч ными отверстиями корпуса и соединяют болтом, после
88

89.

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. Известно также Устройство для фрикционного демпфирования
антиветровых и антисейсмических воздействий по Патенту TW 201400676 (A) -2014-01-01. Restraint anti-wind and antiseismic 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 чере з 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 дейс твием 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 корпуса до нижней точки паза в штоке. Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами,
где на фиг. 1 изображен разрез А-А (фиг. 2); на фиг. 2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг. 1); на фиг. 3 изображен
разрез В-В (фиг. 1); на фиг. 4 изображен выносной элемент 1 (фиг. 2) в увеличенном масштабе.
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром «D», которое
охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 например по подвижной посадке H7/f7. В стенке корпуса
перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент - калиброванный болт 3.
Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и длиной «I». В теле штока вдоль оси
89

90.

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 заключ ается в том, что
шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями
корпуса и соединяют калиброванным болтом 3, с шайбами 4, с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку
5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта
(высота опоры максимальна). После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение
усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в
свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие корпуса цилиндр штока. Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и
для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления
нагрузок и др.) определяется экспериментально. При воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в
сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без разрушения
конструкции.
Формула полезной модели
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел, закрепленный запорным
элементом, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с
цилиндрической поверхностью штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде
калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия кор пуса 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.
90

91.

91

92.

Заявка на изобретение полезная модель Опора сейсмоизолирующая "гармошка"
Коваленко Александр Иванович
Е04Н9/02
Опора сейсмоизолирующая "гармошка"
Предлагаемое техническое решение предназначено для сейсмозащиты , мостов, магистральных
трубопроводов, зданий , сооружений, объектов и оборудования от сейсмических воздействий за счет
использования упругопластических деформаций , как "пластический шарнир" в самой маятниковой, подвижной
опоре . Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий.
Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU 2208098 E04 B 1/18"Узел
соединения колонны с ригелем каркаса сейсмостойкого здания (варианты), "Опора сейсмоизолирующая
маятниковая" заявка на полезную модель изобретение патент RU 2016119967 /20 (031416) от 21.07.2016
Опора "гармошка" содержит металлические листы, накладки и прокладки. Опора имеет коробчатый вид на
фрикционно-подвижных соединениях, выполненных в овальные отверстия, через которые пропущены болты.
С увеличением нагрузки происходит энергопоглощение и смятие медных листов -вставка , ослабленных
пропилом - в шахматном порядке из тонких медных обожженных многослойных листов - прокладок
относительно линии нагрузки с меньшими пропилами (ослаблением) и креплением подвижной опоры на
фрикционно-подвижных соединений (ФПС) обеспечивая более "полный" маятниковый эффект- шарнир в самой
подвижной опоре , создавая упруго-пластичную работу опоры ( см. изобретение № 2382151 "Узел соединения"
и " 2208098 "Узел соединения колонный с ригелем каркаса сейсмостойкого здания (варианты) ) и согласно
изобретениям №№ 1143895 F16 B5/02, 1168755 F16, 1174616 F16 B5/02, 1154506 Е04В 1/92, 154506 Е04 B1/92,
165076 Е04Н 9/02, 2010136746 Е04С2/00, СН 471-75, НП-031-01, СП 12.13130.2009, заявка на изобретение №
2016119967/20( 031416) E04H 9/02 "Опора сейсмоизолирующая маятниковая", № 2018105803/ 20(008844) F16L
23/02 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов" серийный
выпуск, закрепленные на основании фундамента с помощью фрикционно-подвижных соединений (ФПС),
выполненных согласно изобретениям №№ 1143895,1174616, 1168755 SU, 4094111 US, TW201400676,RU
2010136746, RU 165076, заявка на изобретение № 2018105803/ 20(008844) от 27.02.2018 "Антисейсмическое
фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов"
Изобретение направлено на увеличение энергопоглощающей способности и сохраняемости подвижной опоры,
узлов в сейсмостойких существующих и находящихся в аварийном состоянии железнодорожных мостов,
сооружений, трубопроводов, зданий, без привлечения дополнительных ограничителей перемещений ,
обеспечивающих несущую способность моста, трубопровода, сооружения, здания . с использованием демпфера
, описанного в изобретении № 167977 "Устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий"
Взаимное смещение упруго пластическая работа, медных обожженных многослойных листов , происходит до
упора болтов в края длинных овальных отверстий, после чего соединения при импульсных растягивающих
92

93.

нагрузках при многокаскадном демпфировании начинают работать энергопоглощающие медные
упругопластичные, ослабленные в шахматном порядке опора- "гормошка".
Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия только по
горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по
энергопоглощению и упругопластическая работа, опоры типа "гармошка" .
Известно также Устройство для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий
по Патенту TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98,
F16F15/10.
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (
вставка многослойная медная - гармошка) и многослойная вставка из одной или двух "гармошек" . В сегментах
выполнены продольные пазы. Энергопоголощение создается между пластинами и наружными поверхностями
опоры . Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие болтами ,
которые фиксируют подвижную опору, друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят
через подвижную опору с одной или двумя пластинами -"гармошками", через паз сегмента.
Таким образом получаем конструкцию подвижной, сейсмоизолирующие опору -"гармошку", которая
выдерживает сейсмические нагрузки но, при возникновении динамических , импульсных растягивающих
нагрузок, взрывных, и сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы энергопоглощения и смятия в
шахматном порядке пропилов, которые смещается от своего начального положения, при этом сохраняет
конструкцию опоры подвижной , без разрушения.
Недостатками Японской опоры, типа: Netis registration number kt 070026 a ( см
(http://www.kawakinct.co.jp/english/bridges/b_d02.html, Японской фирмы kawakinct.co.jp по применению
маятниковых сейсмоизолирующих опор типа, марки NETIS Registration number KT-070026-A Vibration Control
Shear Panel Stopper for Seismic Response Control по названию в интернете
ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh seismoizoliruyuschikh
opor prezident Shinkichi Suzuki 78 str,
https://www.youtube.com/watch?v=VRTV59EfbS4
https://rutube.ru/video/ceb7da9cb57860929c605509ca26cf27/
https://www.youtube.com/watch?v=IExrAQcmiTM
ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh seismoizoliruyuschikh opor
prezident Shinkichi Suzuki 78 str
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
93

94.

kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6
https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385 Ссылка для скачивания файла:
http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на сервис
www.fayloobmennik.net!
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx
https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6 https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на сервис
www.fayloobmennik.net!
Сохраните данное письмо, если желаете в дальнейшем управлять загруженным файлом.
Вы загрузили файл ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на
сервис www.fayloobmennik.net!
Сохраните данное письмо, если желаете в дальнейшем управлять загруженным файлом.
Ссылка для скачивания Файла:http://fayloobmennik.cloud/7293852
http://www.kawakinct.co.jp/english/bridges/b_d02.html
что являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за не использования фрикционно-подвижных
соединений и фрикци-болты, на которых "зависает" опора
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, а также повышение сейсмостойкости ,
вибрастойкости, взрывостойкости при использования ослабленных сечений, и платического шарнира в опоре
"гармошке" на фрикци- болтовых демпфирующих податливых креплений. для квадратных маятниковых. Для
"подвешивания" подвижных сейсмоизолирующих опор на обожженных медных клиньях, для создания эффекта
"качения", за счет смятия медных клиньев , забитых в пропиленный паз латунной шпильки .
94

95.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что сейсмоизолирующая подвижная опора сейсмостойкая
выполнена как этажерка, причем, нижней-корпуса, закрепленного на фундаменте с помощью подвижного
смянаемого фрикци –болта с пропиленным пазом в который забит медный обожженный клин с бронзовой
втулкой ( гильзой) и свинцовой шайбой и верхней и нижней, для установленной возможности перемещаться, и
качаться, по линии нагрузки с возможностью ограничения перемещения, за счет деформации "гармошки" до
этого ослабленных центрально или двух П -образных "гармошек" для "тяжелых" пролетных строений
В корпусе опоры , вставлены две или одна или многослойной обожженная медной "гармошки" вставлена по
линии нагрузки для упругопластичной работы с запирающий элемент стопорный фрикци-болт в нижней части
опоры, а сам опора укладывается на свинцовый тонки лист с верху и снизу сейсмоизолирующего пояса, с
болтами с контролируемым натяжением с забитым медным смянаемым клином в пропиленный паз латунной
шпильки и бронзовой или латунной втулкой ( гильзой) с тонкой свинцовой шайбой с низу для ремонта
существующих пролетных строений аварийных мостов, магистральных газотрубопроводов .
Кроме того в коробчато- квадратной, подвижной опоры , параллельно центральной оси, устанавливаются
выполнены восемь или десяти латунных шпилек со сямянаемым медным обожженным клином - , которые
обеспечивает опоре "гармошке" возможность деформироваться за счет протяжных соединения с фрикциболтовыми демпфирующими креплениями в направлении нагрузки ( фиг 6, фиг 7) .
В подвижной опоры , установленной на фрикци- болтах , которая соответствует заданному перемещению
квадратной опоры. Продольные протяжные пазы с контролируемым натяжением фрикци-болта с забитым
медным клином в пропиленный паз стальной шпильки , которые обеспечивают возможность деформации
опоры корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения, в состояние «гармошки» с
возможностью перемещения только под сейсмической по линии нагрузкой, вибрационной, взрывной и от
ударной воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид, сейсмоизолирующей подвижная квадратная опора, типа: "гармошка"
деформирующая по линии нагрузки с одной вставкой "гармошки" и обожженным медным ослабленным
подпилов в шахматном порядке вставке деформируемой по линии нагрузки
на фиг.2 изображена сейсмоизолирующая , подвижная с центральной упругополатичной вставкой в
аксонометрии со вставкой в центре опоры из многослойных медных ослабленных и обожженных платин ,
демпфирующих или энергопоглощающих по линии нагрузки
95

96.

; на фиг.3 изображены квадратная сейсмоизолирующая подвижная ( маятниковая) опора на фрикционных
соединениях с устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий по изобретению № 167971 "
или " 165076 "Опора сейсмостойкая" (телескопическая )
;на фиг.4 изображены квадратная сейсмоизолирующая подвижная ( маятниковая) опора с пластическим
шарниром ( см № 2208098"Узел соединеия колонны сс ригелем каркаса сейсмостойкого здания (варианты ) на
фрикционных соединениях с устройствами для гашения ударных и вибрационных воздействий по изобретению
№ 167971 со сдвинутой энергопоглощающей вставкой типа "гармошка"
на фиг.5 изображен вид с боку , сейсмоизолирующей подвижная квадратная опора, типа: "гармошка" по
линии нагрузки с одной вставкой "гармошки" и обожженных медных пластин ослабленных подпилов в
шахматном порядке
на фиг. 6 изображен чертеж квадратной опоры -"гармошка" вид с верху с длинными овальными отверстиями
для протяжных соединений ; ослаблением, с 8 овальными отверстиями , для фрикуи -болта
на фиг 7 изображена усиленная (тяжелая) квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая ( вид с верху)
с двумя энергопоглощающими по линии нагрузки упругоплатичными "гармошками" на протяжных фрикционно подвижных соединениях ; с десятью овальными отверстиями , для установки на фрикци-болтах , как
"избушка" на "курьих" смянаемых ножках
фиг 8 изображен чертеж квадратной "легкой" опоры -"гармошка" сейсмоизолирующая маятниковая (вид с
боку) закрепленная с фрикци -болтом с забитым медным обожженным клином , с пропиленным пазом в
латунной шпильке, уложенным на свинцовый "скользящий" лист на фрикционно-подвижных соединениях; со
скользящим свинцовым основанием на восьми медных смянаемых клиньев , для маленьких мостов
фиг 9 изображена квадратная сейсмоизолирующая подвижная - маятниковая опора с одной
энергопоглощающей упругопластичной медной вставкой, на фрикционно- подвижных креплением, с фрикциболтами с контрольным натяжением -разрез с боку ; на 4 -х медных смянаемых латунных"ножках"
фиг 10 изображена уже с перемещением (сдвинутая) квадратная опора -"гармошка" сейсмоизолирующая
маятниковая установленная на свинцовый тонкий лист с закрепленными устройствами для гашения ударных и
вибрационных воздействий по изобретению № 167977 –вид с боку ; или с помощью телескопической опоры стопора " 165076 "Опора сейсмостойкая"
96

97.

, фиг 11 изображена квадратная опора -этажерка сейсмоизолирующая маятниковая на свинцовом листе, с
фрикционными соединениями с установленными устройствами для гашения ударных и вибрационных
воздействий с двух сторон по изобретению № 167971, вид с боку , без пермещаения .
Опора сейсмостойкая состоит из квадратного стального корпуса -этажерки, с подвижной вставкой из
упругопластиных тонких, многослойных обожженных медных платин , ослабленных с помощью пропила
пазов, в шахматном порядке , а так же с контролируемым натяжением фрикци-болта с пропиленным пазом в
стальной шпильке. И, с предварительно забитым, в пропиленный паз латунной шпильки -демпфирующая
стойка.
Сейсмоизолирующая опора установленная на свинцовом листе с верху и снизу закреплена на фланцево –
фрикционо подвижном соединениях (ФПС) к нижнему и верхнему поясу оборудования, сооружению, зданию,
мосту , которая начинает поглощать сейсмическую, вибрационную, взрывную, энергию фрикционноподвижными соединениями, и состоит из демпферов сухого трения, с энергопоглощающей гофрой и
свинцовыми (возможен вариант использования латунной втулки, свинцовых шайб ) поглотителями
сейсмической и взрывной энергии за счет "гармошки" , которые обеспечивают смещение опорных частей
фрикционных соединений на расчетную величину при превышении горизонтальных сейсмических нагрузок от
сейсмических воздействий или величин, определяемых расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок, а
сама опора раскачиваться, за счет вылезания или смянания обожженным медных клиньев , которые
предварительно забиты в пропиленный паз латунной шпильки-ножки , для легкой опоры 8 , для тяжелой усиленной по десять латунных "ножек" -шпилек.
Податливые энергопоглощающие , упругоплатичные демпферы - "гармошки" ( одна или две с двух сторон усиленная) представляют собой ослабленные в шахматном порядке, со стабильным коэффициент
смянаемости, которые создают "пастический шарнир" в опоре "гармошке", за счет ослабления , выполненного ,
в шахматном порядке, пропилов болгаркой в медной обожженной, многослойной , спрессованной на
специальной смазке , и работающей как фрикционно -подвижное соединение ( см статью НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ ФРИКЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ д.т.н. Кабанов Е.Б., к.т.н.
Агеев В.С., инж. Дерновой А.Н., Паушева Л.Ю., Шурыгина М.П. (Научно-производственный центр мостов, г.
Санкт-Петербург) http://www.npcmostov.ru/downloads/summa.pdf
Сама составная опора выполнена квадратной (состоит из двух П-образных и смянаемых пластин,
упругоплатичного типа, энергопоглощающих с ослабленных и смянаемых "гаромошек" с ослаблением на
фрикционно - подвижных соединениях ( Файбишенко В.К металлические конструкции . М .Стройиздат , 1984, с
75, рис 52в)
Сжимающее усилие создается медными обожженными многослойными листами и шпильками с вбитым
обожженным медным клином в пропиленный паз стальной шпильки внизу , натягиваемыми
динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие фрикционным соединением с
97

98.

контрольным натяжением при креплении опоры к основанию моста и пролетному строению или верхнему
сейсмоизолирующему поясу магистрального трубопровода, сооружения .
Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса ( массы) оборудования, сооружения,
здания, моста и расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции
п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п.
10.3.2
Медная обожженная многослойная энергопоглощающая , ослабленная с подпилом болгаркой , в шахматном
порядке , платина является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается
взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергию самой опорой и пролетными пазами для смятия
"гармошки" и медных обожженных клиньев , забитых в пропиленные пазы латунной шпильки .
Фрикци-болт, которым крепится сам опора сейсмоизолирующая подвижная , снижает на 2-3 балла нагрузка, за
счет импульсных растягивающих напряжений, при землетрясений и взрывной ударной воздушной волны.
Фрикци –болт повышает надежность работы опоры сейсмоизолируюшей подвижной , маятниковой типа
"гармошка", сохраняет пролетное строение, железнодорожного моста, ЛЭП, магистральные трубопроводы, за
счет уменьшения пиковых ускорений, и за счет эергопоглощения за счет протяжных фрикционных
соединений, работающие на растяжением на фрикци- ботах, установленные в длинные овальных отверстиях,
с контролируемым натяжением в протяжных соединениях. ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 ,
Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Втулка (гильза) фрикци-болта, нагреваясь до температуры плавления за счет трения, а свинцовая шайба
расплавляется, поглощает пиковые ускорения взрывной, сейсмической энергии, и исключает разрушения ЛЭП,
опор электропередач, мостов, разрушении теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого автотранспорта и
вибрации на ж/д транспорте. Надежность опоры сейсмоизолирующей подвижной -маятниковой типа
"гармошка" с friction-bolt на опорах сейсмоизолирующих маятниковых, достигается, путем обеспечения
многокаскадного демпфирования, при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных
растягивающих нагрузках на мост, сооружение, оборудование, здание, которое устанавливается на маятниковых
сейсмоизолирующих опорах, на фланцево-фрикционно- подвижных соединениях (ФПС) по изобретению
"Опора сейсмостойкая" изобретение г. № 165076 Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И, проф ПГУПС дтн Уздин А.М
№№ 1143895, 1174616, 1168755
В основе сейсмоизолирующей подвижной опоры на фрикционно -подвижных о соединениях , основана на
поглощении сейсмической энергии, лежит принцип который, на научном языке называется "рассеивание",
"поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии упругоплатичными материалами.
98

99.

Использования фрикционно - подвижных соединений (ФПС), с фрикци-болтом в протяжных соединениях с
демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом), имеет пару структурных элементов,
соединяющей эти структурные элементы со скольжением энергопоглащиющихся соединение, разной
шероховатостью поверхностей, обладающие значительными фрикционными характеристики, с
многокаскадным рассеиванием сейсмической, взрывной, вибрационной энергии. Совместное скольжение,
включает зажимные средства на основе friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие
указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы, стремящейся вызвать такую, чтобы движение
большой величины.
Устройство опора "гармошка", для гашения ударных и вибрационных воздействий работает следующим
образом. Устройство размещается между источником ударных и вибрационных воздействий и защищаемой
конструкцией, к которым жестко прикрепляются многослойная ослабленная медная ослабленная пластина, как
"пластический" шарнир , по изобртению № 2208098
Благодаря наличию пропиленных пазов в шахматном порядке , гасится вибрационные и ударные, воздействия
ориентированы по линии нагрузки моста, трубопровода, сооружения.Если воздействия имеют двухосное
направление, так как энергопоглотитель работает как "гармошка" с боковыми демпферами по изобртению: №
167977 "Устройство для гашения ударных и вибрационных воздействий"
При внешних воздействиях, различных по величине в противоположных направлениях, медная обожженная
многослойная "гармошка" , может иметь различную жесткость и ослабления за счет распила и ослабления
болгаркой по линии нагрузки.
Работа рамного узла опоры происходит следующим образом. В момент сейсмического толчка опора стремится
повернуться по отношению к пролетному строению , чему препятствуют фрикционное соединения . В одной из
части опоры , возникают существенные сжимающие напряжения, которые на участке опоры- "гормошки" ,
вызывают потерю местной устойчивости с проявлением пластических деформаций, поглощающих энергию
колебаний, самой опоры .
Пластические деформации проявляются, вне зоны концентраторов напряжений, чем достигается увеличение
энергопоглощающей способности и сохраняемости опоры . Отсоединение "гармошки" от стенки опоры, не
приводит к снижению его несущей способности при изгибе в горизонтальной плоскости, по линии нагрузки и
потому не требует введения в сейсмоизолирующею опору дополнительных распорок.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит сминаемость "гармошки", сейсмоизолирующей
маятниковой опоры (фрагменты опоры) со скольжением по свинцовому листу, продольному длинным
овальном отверстиям, нижней сейсмоизолирующей опоры, что повышает надежность опоры -"гармошка" так
как в Японской опоре
99

100.

( и фирмы kawakinct.co.jp по применению маятниковых сейсмоизолирующих опор типа NETIS Registration
number KT-070026-A Vibration Control Shear Panel Stopper for Seismic Response Control ) отсутствует фрикцисоединения, спрессованных многослойных медных ослабленных демпфирующих платин и медные -"ножки",
смянаемые медные обожженные клинья, которые забиваются в пропиленный паз болгаркой , латунные
шпильки, позволяющие раскачиваться как маятник опоре, до начала работы "пластического" шарнира в самой
опоре -"гармошка".
Происходит поглощение энергии, за счет сжатия и расжатия "гармошки" от сейсмической, ветровой,
взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиваться сейсмоизолирующей маятниковой ,
подвижной , опоре с оборудованием, зданием, мостом, сооружением на расчетное допустимое перемещение.
Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну, два землетрясения или взрывные, вибрационные нагрузки,
либо на одну взрывную нагрузку от ударной взрывной волны.
Податливые демпферы опоры- "гармошка" , представляют собой ослабленные подпилом в шахматном
порядке , обожженной , многослойной энергопоглощающей упругопластичной медной "гармошки" с одной
или двумя вставками, имеющую стабильный коэффициент энергопоглащения , установленный на свинцовом
листу в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов и вставкой свинцовой шайбы и латунной гильзой в
работе с фрикци-болтами соединением для создания энергопоглощения и создание "пластического" шарнира в
самой опоре "гармошка"
После взрывной или сейсмической нагрузки, необходимо заменить смятую , энергопоглощающеюся медную ,
многослойную "гармошку" и заменить свинцовые смятые шайбы, в паз шпильки демпфирующего узла
крепления забивается внизу, новые стопорные обожженные медные клинья, с помощью домкрата поднять и
выровнять опору моста , оборудование, сооружение, здание, и затянуть болты на проектное натяжение,
фрикционное соединение, работающие как "пластический шарнир" на растяжение как "пластичным" шарниром
на протяжных о соединениях.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение) фрагментов
фрикционно-подвижного соединения (ФПС) опора -"гармошка" (фрагменты опоры скользят по продольному
овальному отверстию опоры), происходит поглощение энергии, за счет смятия "гармошки" сейсмической,
ветровой, взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться сейсмоизолирующей опоре с оборудованием на
расчетное перемещение.
Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну сейсмическую нагрузку дол 9 баллов и более, либо на одну
взрывную нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки необходимо заменить и выбить смятую
"гармошку", в паз шпильки демпфирующего узла крепления забить новую "гармошку" и новые стопорные
100

101.

медные клинья, с помощью домкрата поднять опору и затянуть болты на проектное натяжение и заменить
свинцовые листы, свинцовые шайбы в латунной шпильке и заменить смятые медные расплющенные гильзы втулки с латунной шпильки.
При воздействии сейсмических, вибрационных, взрывных нагрузок превышающих силы трения в сопряжении в
квадратной маятниковой сейсмоизолирующей опоре , происходит смятие "гармошки" , в пределах квадратной
опоры , по линии нагрузки с перемещением квадратной опоры , без разрушения конструкции моста,
трубопровода, сооружения .
Формула
Опора сейсмоизолирующая маятниковая , содержащая квадратный корпус -опору и сопряженный с ним
подвижный узел состоящий из упругопластичной "гармошки" , закрепленными запорными элементом в виде
протяжных фрикционно-подвижных соединений , отличающийся тем, что в квадратном корпусе-опоре,
выполнено из квадратного замкнутого по периметру стальной опоры и верхнего составного внутреннего из
двух или четырех частей, забитой энергопоглощающим медным обожженным и ослабленной вставкой, с
подпилом в шахматном порядке о ослабленной , при этом верхняя составная квадратная фрикционноподвижная часть опоры зафиксирована фрикционо-подвижными соединениями ,в виде демпфирующего
фрикци –болта с забитым в пропиленный паз шпильки с обожженным медным клином , выполненным в виде
калиброванного латунного болта фрикционного соединения работающего на растяжением с фрикционным
соединением с контрольным натяжением , забитого через поперечные длинные овальные отверстия
квадратной опоры, через вертикальный паз, выполненный в теле квадратной , опоры и закрепленный гайкой
контролируемым с заданным усилием натяжением, работающим на растяжением. Кроме того в корпусе,
параллельно центральной оси , выполнены две или одна энергопоглощающие -вставки: типа "гармошки"
которые поглощают сейсмическую , вибрационную, взрывную энергию и работают , как "пластический шарнир"
, за счет ослабления "упругоплатичного соединения" и меющих расположение в виде шахматного порядке
прорези.
Сжимающее усилие поглощаются вбитым обожженным медной энергопоглощаюей вставкой в виде:
"гармошкой" с пропиленными пазами в шахматном порядка
Толщина энергопоглощающей медной обожженной "гармошки", определяется с учетом воздействия
собственного веса ( массы) моста, трубопровода , оборудования, сооружения, здания, расчетные усилия
рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2, а размеры подвижной
маятниковой опоры , принимаются согасно типвого проекта № 3.501-35 "Литы опоры части под металлические
пролетные строения железнодорожных мостов . взамен типового проекта инв № 7250 . Рабочие чертежи
Гипротрансмост , Москва 1975 г https://dwg.ru/dnl/9949
101

102.

Фиг 1 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 2 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 3 Опора сейсмоизолирующая подвижная
102

103.

Фиг 4 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 5 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 6 Опора сейсмоизолирующая подвижная
103

104.

Фиг 7 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 8 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг 9 Опора сейсмоизолирующая подвижная
104

105.

Фиг 10 Опора сейсмоизолирующая подвижная
Фиг11 Опора сейсмоизолирующая подвижная
РЕФЕРАТ
Опора сейсмоизолирующая подвижная ( маятниковая ) "гармошка" предназначена для защиты
железнодорожных мостов , сооружений, объектов, зданий от сейсмических, взрывных, вибрационных ,
неравномерных воздействий за счет использования упругоплатичной работы , "пластического шарнира" в виде
"гармошки" ых фланцевых - фрикционно податливых соединений с целью повышения надежности соединения
путем, за счет обеспечения многокаскадного демпфирования, при динамических, вибрационных,
сейсмических, взрывных нагрузках при импульсных растягивающихся нагрузках .
Опора сейсмоизолирующая подвижная , содержащая квадратный корпус -опору и энергопоглощающеюся
вставку в виде одной или двух упругопластичных "гармошек" с ослабенными в шахматном порядке пропилов в
медной обожженной упругопластичной вставкой или вставками, сопряженный с ним подвижный узел крепится
на фланцево- фрикционно-подвижными соединениями закрепленный запорным элементом в виде
протяжного соединения отличающийся тем, что, в квадратном корпусе-опоре выполнено их квадратного
105

106.

энергопоглощающегося замкнутого по периметру стальной опоры - "гармошка", верхнего составного
внутреннего из двух или четырех частей, при этом верхняя составная, квадратная фрикционно-подвижная
часть , крепится к основанию в виде демпфирующего фрикци –болта с забитым в пропиленный паз шпильки с
обожженным медным клином , выполненным в виде калиброванного латунного болта фрикционного
соединения работающего на растяжением с фрикционным соединением с контрольным натяжением ,
проходящего через поперечные длинные овальные отверстия корпуса, квадратной опоры, через вертикальный
паз, квадратной опоры - "гармошка" и закрепленный гайкой контролируемым с заданным усилием
натяжением, работающим на растяжением.
Податливые демпферы - "гармошка" представляют собой и имеющую стабильный коэффициент трения по
свинцовому листу в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов и вставкой свинцовой шайбы и
латунной гильзой в работу с фрикци-болтовым соединением для создания упругоплатичных деформаций .
Сжимающее усилие при креплении опоры "гармошки" к основанию, на свинцовой прокладке, создается
высокопрочными шпильками с вбитым
обожженным медным клином в пропиленный паз стальной шпильки , натягиваемыми динамометрическими
ключами или гайковертами на расчетное усилие
фрикционным соединением с контрольным натяжением . Количество болтов определяется с учетом
воздействия собственного веса моста ( массы)
трубопроводов, оборудования, сооружения, здания, моста и расчетные усилия рассчитываются по СП
16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные
конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет,
Минск, 2013. п. 10.3.2 Сама
подвижная многослойная "гармошка" вставка для опора, сейсмоизолирующей маятниковой , выполнена с
прорезями (ослаблениями) в шахматном
порядке , на фрикционно - подвижными соединениях с обмазкой медных ослабленных платин мягким
цинкнаполненным полимером с использовании
несъемных фрикционно-защитных покрытий (грунтовка ЦВЭС - (1)
-грунтовка INTERZINK 22 - (2), -грунтовка HEMPEL GALVOSIL 15700 - (3)
106

107.

(НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ФРИКЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ
д.т.н. Кабанов Е.Б., к.т.н. Агеев В.С., инж. Дерновой А.Н., Паушева Л.Ю., Шурыгина М.П.
(Научно-производственный центр мостов, г. Санкт-Петербург)
Сама подвижная многослойная "гармошка" вставка для опора, сейсмоизолирующей маятниковой , выполнена
с прорезями (ослаблениями) в
шахматном порядке , на фрикционно - подвижными соединениях с обмазкой медных ослабленных платин
мягким цинкнаполненным полимером с
использовании несъемных фрикционно-защитных покрытий (грунтовка ЦВЭС - (1)
-грунтовка INTERZINK 22 - (2)
-грунтовка HEMPEL GALVOSIL 15700 - (3)
Энергопоглащающаяся "гармошка" , это энергопоглотитель пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого,
поглощается взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергию. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла
импульсные, растягивающие нагрузки при землетрясений и от ударной воздушной взрывной волны.
Фрикци –болт повышает надежность работы оборудования, сохраняет каркас здания, мосты, ЛЭП,
магистральные трубопроводы, за счет упругопластичной работы, "гармошки" и создание платического шарнира ,
работающие на маятниковое качение, на фрикци- ботах, установленные в длинные овальных отверстиях, с
контролируемым натяжением с забитым медным обожженным смянаемым клином, в пропиленный паз,
латунной шпильки . ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-2381* п. 14.3- 15.2).
ob ispolzovanii opita yaponskoy firmi kawakinct.co.jp po primineniyu mayatnikovikh seismoizoliruyuschikh opor
prezident Shinkichi Suzuki 78 str
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc
https://cloud.mail.ru/home/ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_%20kawakinct.co.jp_%20po_primineniyu_mayatni
kovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.docx
107

108.

https://yadi.sk/i/Brdt_7u-3YyaV6 https://yadi.sk/i/Vr0fPFkx3YyaVB
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/729385
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293854
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293855
ob_ispolzovanii_opita_yaponskoy_firmi_ kawakinct.co.jp_
po_primineniyu_mayatnikovikh_seismoizoliruyuschikh_opor_prezident_Shinkichi_Suzuki_78_str.doc на сервис
www.fayloobmennik.net!
Ссылка для скачивания файла: http://fayloobmennik.cloud/7293852
http://depositfiles.com/files/k3zmmm9ld http://depositfiles.com/files/nfr4q6mk8
https://drive.google.com/drive/my-drive?ths=true
https://drive.google.com/file/d/1PFs8XsBE9LBRwZmqWUxg7U711bY8Y96r/view?ths=true
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
УЗДИН А.М., ЕЛИСЕЕВ О.Н., , НИКИТИН А.А., ПАВЛОВ В.Е., СИМКИН А.Ю.,
КУЗНЕЦОВА И.О.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ,
РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ФРИКЦИОННО-ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
108

109.

СОДЕРЖАНИЕ
1
Введение
3
2
Элементы теории трения и износа
6
3
Методика расчета одноболтовых ФПС
18
3.1
Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
18
3.2
Общее уравнение для определения несущей способности ФПС.
20
3.3
Решение общего уравнения для стыковых ФПС
21
3.4
Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
22
4
Анализ экспериментальных исследований работы ФПС
26
5
Оценка
параметров
диаграммы
деформирования
многоболтовых
фрикционно-подвижных соединений (ФПС)
31
5.1
Общие положения методики расчета многоболтовых ФПС
31
5.2
Построение уравнений деформирования стыковых многоболтовых ФПС
32
5.3
Построение уравнений деформирования нахлесточных многоболтовых 38
ФПС
6
Рекомендации по технологии изготовления ФПС и сооружений с такими
соединениями
6.1
42
Материалы болтов, гаек, шайб и покрытий контактных поверхностей
стальных деталей ФПС и опорных поверхностей шайб
42
6.2
Конструктивные требования к соединениям
43
6.3
Подготовка
контактных
поверхностей
элементов
и
методы
контроля
6.4
45
Приготовление и нанесение протекторной грунтовки ВЖС 83-0287. Требования к загрунтованной поверхности. Методы контроля
6.4.1
Основные требования по технике безопасности при работе с
грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.4.2
Транспортировка
и
47
хранение
элементов
законсервированных грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.5
46
и
деталей,
49
Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные 49
поверхности шайб
6.6
7
Сборка ФПС
49
Список литературы
51
109

110.

110

111.

1. ВВЕДЕНИЕ
Современный подход к проектированию сооружений, подверженных экстремальным, в частности,
сейсмическим нагрузкам исходит из целенаправленного проектирования предельных состояний
конструкций. В литературе [1, 2, 11, 18] такой подход получил название проектирования сооружений с
заданными параметрами предельных состояний. Возможны различные технические реализации
отмеченного подхода. Во всех случаях в конструкции создаются узлы, в которых от экстремальных
нагрузок могут возникать неупругие смещения элементов. Вследствие этих смещений нормальная
эксплуатация
сооружения,
как
правило,
нарушается,
однако
исключается
его
обрушение.
Эксплуатационные качества сооружения должны легко восстанавливаться после экстремальных
воздействий. Для обеспечения указанного принципа проектирования и были предложены фрикционноподвижные болтовые соединения.
Под фрикционно-подвижными соединениями (ФПС) понимаются соединения металлоконструкций
высокопрочными болтами, отличающиеся тем, что отверстия под болты в соединяемых деталях
выполнены овальными вдоль направления действия экстремальных нагрузок. При экстремальных
нагрузках происходит взаимная сдвижка соединяемых деталей на величину до 3-4 диаметров
используемых высокопрочных болтов. Работа таких соединений имеет целый ряд особенностей и
существенно влияет на поведение конструкции в целом. При этом во многих случаях оказывается
возможным снизить затраты на усиление сооружения, подверженного сейсмическим и другим
интенсивным нагрузкам.
ФПС были предложены в НИИ мостов ЛИИЖТа в 1980 г. для реализации принципа
проектирования мостовых конструкций с заданными параметрами предельных состояний. В 1985-86 г.г.
эти соединения были защищены авторскими свидетельствами [16-19]. Простейшее стыковое и
нахлесточное соединения приведены на рис.1.1. Как видно из рисунка, от обычных соединений на
высокопрочных болтах предложенные в упомянутых работах отличаются тем, что болты пропущены
через овальные отверстия. По замыслу авторов при экстремальных нагрузках должна происходить
взаимная подвижка соединяемых деталей вдоль овала, и за счет этого уменьшаться пиковое значение
усилий, передаваемое соединением. Соединение с овальными отверстиями применялись в строительных
конструкциях и ранее, например, можно указать предложения [8, 10 и др]. Однако в упомянутых
работах овальные отверстия устраивались с целью упрощения монтажных работ. Для реализации
принципа проектирования конструкций с заданными параметрами предельных состояний необходимо
фиксировать предельную силу трения (несущую способность) соединения.
111

112.

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

113.

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

114.

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

115.

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

116.

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

117.

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

118.

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

119.

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

120.

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

121.

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

122.

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

123.

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

124.

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

125.

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

126.

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

127.

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

128.

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

129.

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

130.

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

131.

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

132.

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

133.

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

134.

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

135.

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

136.

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

137.

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

138.

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

139.

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

140.

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

141.

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

142.

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

143.

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

144.

методу наименьших квадратов вычислялась величина невязки между
расчетной и экспериментальной диаграммами деформирования, причем
невязка
суммировалась
по
точкам
цифровки
экспериментальной
диаграммы.
Для поиска искомых значений параметров для болтов диаметром 24
мм последние варьировались в следующих пределах:
k1, k2— от 0.000001 до 0.00001 с шагом 0.000001 Н; kv— от 0 до 1 с
шагом 0.1 с/мм;
S0 — от величины Sпл до 25 с шагом 1 мм; Sпл — от 1 до 10 с шагом 1
мм;
q— от 0.1 до 1 с шагом 0.1 мм~1; f0— от 0.1 до 0.5 с шагом 0.05;
N0— от 30 до 60 с шагом 5 кН; к — от 0.1 до 1 с шагом 0.1;
На
рис. 4.4
и
4.5
привед
ены
характе
рные
Рис.4.4
деформирования
соответствующие
диагра
Рис. 4.5
ФПС,
им
ммы
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
144

145.

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

146.

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

147.

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

148.

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

149.

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

150.

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

151.

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

152.

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

153.

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

154.

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

155.

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

156.

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

157.

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

158.

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

159.

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

160.

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

161.

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

162.

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

163.

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

164.

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

165.

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

166.

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

167.

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

168.

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

169.

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

170.

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

171.

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

172.

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

173.

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

174.

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

175.

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

176.

176

177.

177

178.

178

179.

179

180.

180

181.

181

182.

182

183.

183

184.

184

185.

185

186.

186

187.

187

188.

188

189.

189

190.

190

191.

191

192.

УТВЕРЖДАЮ
Генеральный директор
АО «НИЦ «Строительство»
_________________ А.В. Кузьмин
« »____________2016г
ПРОЕКТ ПЕРЕСМОТРЕННОГО СП 14.13330.2014
«СНИП II-7-81* СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ»
СВОДКА ОТВЕТОВ НА ЗАМЕЧАНИЯ И КОММЕНТАРИЕВ К ПРЕДЛОЖЕНИЯМ, ПОСТУПИВШИМ В
ПРОЦЕССЕ ОБЩЕСТВЕННОГО ОБСУЖДЕНИЯ ПЕРВОЙ РЕДАКЦИИ ДОКУМЕНТА.
192

193.

Москва 2016г.
6.17 Здания и сооружения с сейсмоизоляцией
6.17.1 При проектировании сооружений с системой сейсмоизоляции следует обеспечить:
- снижение сейсмических воздействий на сейсмоизолированную часть сооружения, в том числе его
расчетную сейсмичность при ограничении взаимных перемещений
сейсмоизолированной и
несейсмоизолированной частей сооружения;
- восприятие расчетных вертикальных нагрузок при высокой горизонтальной податливости и
контролируемой вертикальной жесткости сейсмоизолирующего слоя;
- непрерывность конструктивной системы сейсмоизолированной части сооружения по высоте;
- необходимое вязкое и/или гистерезисное затухание энергии;
- необходимый уровень первых собственных частот (периодов) сооружения относительно
частотного состава исходного сейсмического воздействия;
- ограничение горизонтальных перемещений, возникающих в процессе эксплуатации сооружений при
несейсмических воздействиях (например, ветровых);
- возвращение сейсмоизолированной части сооружения в исходное положение устойчивого
равновесия за счет постоянно действующей восстанавливающей силы после прекращения действия
сейсмических сил с возможностью восприятия возможных афтершоков;
- наличие экспериментально подтвержденных характеристик жесткости и демпфирования,
полученных на натурных образцах элементов системы сейсмоизоляции;
- удобство монтажа, замены изолирующих элементов и возможность центрирования
сейсмоизолированной части сооружения в пространстве;
- стабильность жесткостных и демпфирующих свойств при длительной эксплуатации и повторных
циклических нагружениях при заданных проектом уровнях и колебаниях температуры и влажности;
- защиту системы в случае пожара и других, предусмотренных проектом, природных и техногенных
воздействиях.
П р и м е ч а н и е — Свойства сейсмоизолирующих элементов в процессе эксплуатации и повторных
циклических нагружениях могут изменяться и находиться в диапазоне заранее определенных
допускаемых значений, заданном в проектной документации.
6.17.2 В проектируемых сооружениях допускается применять пассивные системы сейсмоизоляции одного
или нескольких типов, в том числе сейсмоизолирующие устройства, представленные в Приложении Д.
6.17.3 Повышенная надежность сейсмоизолирующих устройств обеспечивается путем умножения:
а) расчетных горизонтальных сейсмических перемещений каждого сейсмоизолирующего
элемента на коэффициент надежности по прочности γх = 1,2;
б) расчетных вертикальных сейсмических сил в каждом сейсмоизолирующем элементе от
гравитационных и сейсмических воздействий на коэффициент надежности по прочности γz = 1,3.
6.17.4 Между
сейсмоизолированной частью сооружения и окружающим грунтом или
сооружениями, следует предусматривать зазоры, достаточные для перемещений сейсмоизолированной
части во всех направлениях при расчетных сейсмических воздействиях наряду с другими
необходимыми мероприятиями, обеспечивающими возможность размещения, осмотра, технического
обслуживания, центрирования и замены сейсмоизолирующих устройств в течение срока службы
сооружения.
6.17.5 Сейсмоизолирующие устройства должны быть надежно закреплены к конструкциям
сейсмоизолированной и несейсмоизолированной частей сооружения.
193

194.

6.17.6 Для минимизации разного поведения сейсмоизолирующих устройств и более равномерного
распределения нагрузок на сейсмоизолированную и несейсмоизолированную части сооружения
сжимающие напряжения, вызываемые в них постоянной нагрузкой, должны быть как можно более
близкими.
6.17.7 Система сейсмоизоляции должна быть запроектирована так, чтобы возможные чрезмерные
смещения и крутильные колебания ограничивались конструктивными мероприятиями. Для этого
следует использовать соответствующие устройства (упоры, сейсмогасители, демпферы, амортизаторы и
т.п.).
6.17.8 Сейсмоизолирующие устройства должны быть защищены от потенциально возможных
воздействий, таких как резкий перепад температур и влажности при эксплуатации, пожар, обводнение,
химическое или биологическое воздействие в случае необходимости (ГОСТ 2.13130).
6.17.9 Фундаменты сооружений должны быть спроектированы в соответствии с требованиями
норм на проектирование оснований и фундаментов (СП 22.13330, СП 24.13330).
6.17.10 Фундаменты под сейсмическими изоляторами могут быть ленточными, отдельно стоящими
столбчатыми, плитными, сваями с ростверком и т.п. Отдельно стоящие столбчатые фундаменты должны быть
соединены между собой жесткими связями. Не следует использовать разные типы фундаментов в одном
сооружении.
6.17.11 Конструктивные элементы, расположенные выше и ниже сейсмоизолирующего слоя, должны быть
жесткими в горизонтальном и вертикальном направлениях для того, чтобы минимизировать влияние точечного
приложение нагрузки от сейсмоизолирующих устройств и влияние неравномерных сейсмических колебаний
грунта.
6.17.12 Сооружение должно проектироваться с учетом положений пп.6.1-6.16 настоящего СП, при этом
сейсмоизолированная часть сооружения должна проектироваться при пониженном системой сейсмоизоляции
сейсмическом воздействии.
6.17.13 При МРЗ расчет и конструирование сооружения должно обеспечить устойчивость его
сейсмоизолированной части против опрокидывания и неконтролируемого скольжения.
6.17.13.1 Необходимо выполнить расчет элементов фундамента и грунтового основания на усилия,
возникающие в результате реакции надземной части сооружения, с анализом допускаемых остаточных
деформаций. При определении реакции необходимо учесть фактическое сопротивление, которое может развить
передающий воздействие элемент конструкции.
6.17.13.2 Поведение ненесущих элементов не должно представлять опасность для людей и оказывать
отрицательное влияние на реакцию несущих элементов сооружения.
6.17.13.3 Усилия в сейсмоизолирующих устройствах могут быть равными или ниже расчетной предельной
несущей способности, в то время как сейсмоизолированная и несейсмоизолированная части сооружения
должны оставаться в области упругих деформаций.
Для зданий нормального уровня ответственности допускается проектировать сейсмоизолированную часть
сооружения с коэффициентом условий работы К1 не менее 0,7, учитывающим возможность развития неупругих
деформаций в конструкциях сооружения.
6.17.13.4 Предельная несущая способность по показателям проектной документации не должна быть
превышена при соответствующих коэффициентах надежности по прочности в 6.17.3.
194

195.

6.17.13.5 Газопроводы, распределительные системы и другие коммуникации, пересекающие стыки между
надземной частью и окружающим грунтом или сооружениями, должны рассчитываться на безопасное
относительное перемещение между сейсмоизолированной частью сооружения и окружающим грунтом или
сооружениями с учетом коэффициента γх в 6.17.3.
6.17.14 При ПЗ конструктивная система должна бать проверена расчетом, чтобы гарантировать прочность и
жесткость, достаточные для сохранения функций объектов. Величина коэффициента условий работы должна
приниматься равной К1 = 1.
6.17.14.1 Междуэтажные перекосы по вертикали должны быть ограничены в сейсмоизолированной и не
сейсмоизолированной частях сооружения.
6.17.14.2 Если производится линейный расчет, средние горизонтальные перемещения dei в верхней и
нижней частей данного этажа, получаемые в результате действия расчетной сейсмической силы, необходимо
вычислять на основе упругого деформирования конструктивной системы и расчетного спектра отклика
ускорений.
6.17.14.3 При определении перемещений dei необходимо учитывать эффекты кручения при сейсмическом
воздействии.
6.17.14.4 Необходимо соблюдать следующие ограничения междуэтажного перекоса по вертикали:
a)
сооружения с ненесущими элементами из хрупких материалов, имеющих соединения с несущими
конструкциями:
d
r 0,005h
K1
(11)
б)
сооружения, имеющие пластически деформируемые ненесущие элементы, соединенные с
несущими конструкциями:
d
r 0,0075h
K1
(12)
в)
сооружения, имеющие ненесущие элементы, не влияющие на деформации несущих конструкций,
или без ненесущих элементов:
d
r 0,01h
K1
(13)
где
dr – расчетный междуэтажный перекос, определяемый как разница средних горизонтальных
перемещений dei в верхней и нижней частей данного этажа;
h – высота этажа;
K1 – коэффициент, принимаемый согласно примечанию к таблице 1.
6.17.14.5 Для статических и динамических нелинейных расчетов на сейсмические воздействия
принимаются перемещения, полученные непосредственно на основе выполненных расчетов.
195

196.

6.17.14.6 Все жизненно важные коммуникации, пересекающие швы в пределах сейсмически
изолированного сооружения должны оставаться в области упругого деформирования, а соединения и
распределительные системы, связывающие сейсмоизолированную и несейсмоизолированную части
сооружения, должны сохранять свою целостность.
6.17.15 С целью обеспечения максимально высокого рассеивания энергии колебаний необходимо
исключить хрупкое разрушение элементов либо преждевременное формирование неустойчивых механизмов. С
этой целью необходимо применить процедуру проектирования по несущей способности, которая используется
для получения иерархии сопротивлений различных элементов сооружения и последовательности разрушения,
необходимых для обеспечения оптимального пластического механизма и минимизации условий для хрупкого
разрушения.
6.17.16 Как правило, сооружение должно иметь простые архитектурно-планировочные решения в плане и
по высоте. Указанные требования реализуются при разделении сооружения антисейсмическими швами на
динамически независимые блоки.
Не запрещено проектирование сейсмоизолированных сооружений со сложной планировкой.
6.17.17 Сооружения с сейсмоизоляцией следует характеризовать как сооружения регулярного или
нерегулярного типа на основе конфигурации конструкций над сейсмоизолирующим слоем.
П р и м е ч а н и е — Для сооружений, состоящих из более, чем одного динамически независимого блока,
классификация и соответствующие признаки относятся к одному отдельному динамически независимому блоку.
Под «отдельным динамическим независимым блоком» подразумевается «сооружение».
6.17.18 Сейсмоизолированная часть должна быть симметрична в плане с равномерно распределенными
жесткостями и массами в двух ортогональных направлениях.
6.17.18.1 Конфигурация плана должна быть компактной, т.е., каждое перекрытие должно быть
разграничено многоугольной выпуклой линией. Если имеются выступы в плане перекрытия (входящие углы или
разрывы по периметру), то регулярность в плане следует считать удовлетворительной при условии, что эти
нерегулярности не оказывают влияние на жесткость перекрытия в плане и что разница в площадях, полученных с
учетом каждой нерегулярности фактического очертания перекрытия и выпуклой многоугольной линией,
окружающей площадь перекрытия, не превышает 5 %.
6.17.18.2 Жесткость перекрытий в плане должна быть большой в сравнении с поперечной жесткостью
вертикальных несущих элементов сооружения, поскольку деформации перекрытий не должны влиять на
распределение сил между вертикальными несущими элементами. Особое внимание должно быть уделено
сооружениям, имеющим в плане Г, C, H, I и X-образные формы. Жесткость конструкций по контуру сооружения
должна быть сопоставима с жесткостью конструкций центральной части.
6.17.18.3 Вытянутость сооружения в плане λ = Lmax/Lmin должна быть не более 4, где Lmax и Lmin
соответственно больший и меньший размеры сооружения в плане, измеренные в ортогональных направлениях.
6.17.18.4 При расчете сооружения эксцентриситет и радиус кручения на каждом уровне и для каждого из
направлений Х и У должны соответствовать двум условиям (выражения приведены для расчета по оси у):
eox ≤ 0,30rx,
(14)
196

197.

rx ≥ ls,
(15)
где
eox – расстояние между центром масс и центром жесткостей по оси Х, нормальное к анализируемому
направлению;
rx - квадратный корень из отношения значений крутильной жесткости к горизонтальной жесткости в
направлении оси У (радиус кручения);
ls - радиус вращения массы перекрытия в плане (корень квадратный отношения полярного момента
инерции массы перекрытия в плане относительно центра масс перекрытия к массе перекрытия).
В одноэтажном сооружении центр жесткости определяется как центр жесткости всех основных элементов,
воспринимающих сейсмическое воздействие. Радиус кручения r определяется как корень квадратный отношения
общей жесткости при кручении относительно центра горизонтальной жесткости к общей горизонтальной
жесткости по одному из направлений, принимая во внимание все основные элементы, воспринимающие
сейсмическое воздействие в этом направлении.
В многоэтажном сооружении возможно только приблизительно определить центр жесткости и радиус
кручения. Упрощенное определение этих понятий для классификации регулярности сооружения в плане и
приближенного анализа крутильных эффектов в частных случаях определяется, если выполняются следующие
два условия:
а)
все несущие элементы, такие как диафрагмы, стены, рамы (каркасы), воспринимающие
горизонтальную нагрузку непрерывны по всей высоте сооружения от фундамента до крыши;
б)
формы деформирования отдельных систем при горизонтальных нагрузках отличаются
незначительно. Это условие выполняется в случае каркасных или стеновых систем. Для каркасно-стеновых систем
это условие в общем случае не выполняется.
В каркасных и стеновых системах, в которых преобладают изгибные деформации, положение центров
жесткостей и радиусов кручения всех этажей сооружения следует вычислять так же, как и положения моментов
инерции горизонтальных сечений вертикальных элементов. Если наравне с изгибными деформациями
возникают существенные деформации сдвига, то их следует учесть с помощью эквивалентного момента инерции
поперечного сечения.
6.17.19 Несущие элементы, такие как ядра жесткости, стеновые системы или рамы, воспринимающие
горизонтальную нагрузку, должны быть непрерывными по всей высоте сооружения от фундамента до покрытия.
6.17.19.1 Поперечную жесткость и массы отдельных этажей допускается изменять постепенно, без резких
изменений по высоте сооружения.
6.17.19.2 В каркасных зданиях отношение фактической несущей способности одного этажа к требуемой
несущей способности, полученной расчетным путем, не должно меняться между соседними этажами.
6.17.19.3 При наличии выступов необходимо выполнить следующие дополнительные условия:
a)
при выступах, расположенных симметрично относительно оси, выступ на любом этаже не должен
превышать 20% предыдущего размера в плане в направлении выступа (рисунки 2,а и 2,б);
197

198.

б)
для отдельных выступов при высоте менее 15 % от общей высоты основной конструктивной
системы выступ должен быть не больше 50 % основного размера в плане (рисунок 2,в). В этом случае,
конструкция зоны основания в пределах периметра в вертикальной проекции верхних этажей должна быть
запроектирована в расчете на восприятие не менее 75 % горизонтальной силы, которая может возникнуть в этой
зоне в подобном сооружении без увеличения основания;
в)
если выступы на каждом фасаде расположены несимметрично, то сумма поверхности выступов на
всех этажах должна быть не больше 30 % размера в плане на первом этаже над фундаментом или над верхней
частью жесткого основания, а отдельные выступы не должны превышать 10 % предыдущего размера в плане
(рисунок 2,г).
Рисунок 2 - Критерии регулярности по высоте
6.17.20 Ненесущие конструкции (выступающие части) сооружений (например, парапеты, фронтоны,
антенны, механическое оборудование, перегородки, перемычки, балюстрада), которые в случае обрушения
могут представлять риск для людей или оказать влияние на основные конструкции сооружения или
функционирование опасных сооружений, должны проверяться вместе с их опиранием на восприятие расчетного
сейсмического воздействия.
П р и м е ч а н и е – Необходимо учитывать местную передачу воздействий и их влияние на поведение
сооружения, закрепляя ненесущие элементы.
6.17.20.1 Для ненесущих конструкций с высокой степенью ответственности или для особо ответственных
элементов сейсмический анализ должен основываться на реальной модели соответствующих сооружений и на
использовании соответствующих спектров реакции, которые получены, используя реакции несущих
конструктивных элементов основной системы, воспринимающей сейсмическое воздействие.
198

199.

6.17.20.2 Во всех остальных случаях разрешается использовать упрощенные процедуры, соответствующим
образом обоснованные.
6.17.20.3 Коэффициент надежности по материалу для ненесущих элементов во всех случаях может быть
принят равным 1,0.
6.17.21 Коммуникации между сейсмоизолированной и несейсмоизолированной частями сооружения не
должны препятствовать относительным перемещениям этих частей.
Следует убедиться, что податливость таких коммуникаций достаточно велика по сравнению с
податливостью системы сейсмоизоляции и что суммарная реакция коммуникаций не будет вносить заметных
возмущений в движение сейсмоизолированной части здания.
При необходимости в коммуникации следует включать гибкие соединения и компенсаторы в уровне
сейсмоизолирующего слоя.
6.17.22 Устройства сопротивления ветровой нагрузке, установленные в сейсмоизолирующем слое, должны
быть расположены по периметру здания симметрично и равномерно.
6.17.23 Степень огнестойкости системы сейсмоизоляции должна соответствовать требованиям норм по
пожарной безопасности зданий – ГОСТ 30247.0, ГОСТ 30403, ГОСТ Р 53292, ГОСТ Р 53295, СП 2.13130.
6.17.24 Для сооружений с сейсмоизоляцией должна быть разработана инструкция для периодического
мониторинга, контроля и эксплуатации системы сейсмоизоляции, которая должна храниться.
Приложение Д
(справочное)
Сейсмоизолирующие элементы
Д.1 Общие положения
Д.1.1 Способность сейсмоизолирующих систем снижать и ограничивать реакцию сооружений на
сейсмические воздействия зависит от свойств сейсмоизолирующих элементов, образующих эти
системы.
Д.1.2 В приложении рассматриваются только апробированные системы сейсмоизоляции,
получившие признание в мировой практике сейсмостойкого строительства.
Д.1.3 Наиболее широкое распространение в мировой практике сейсмостойкого строительства
получили системы сейсмоизоляции, образованные сейсмоизолирующими элементами в виде:
199

200.

а)
эластомерных опор;
б)
эластомерных опор со свинцовыми сердечниками;
в)
опор фрикционно-подвижного типа с плоскими горизонтальными поверхностями
скольжения;
г) кинематических систем с качающимися опорами (как правило, из железобетона).
д)
опор фрикционно-подвижного типа со сферическими поверхностями скольжения;
е) трехкомпонентная пружинно-демпферная система (ТПДС), состоящая из упругих витых пружин
и параллельно установленных многокомпонентных (3D) вязкоупругих демпферов (ВД).
Д.1.4 Сейсмоизолирующие опоры, указанные в:
а) Д.1.3,а, Д.1.3,б, и Д.1.3,г применяются в сейсмоизолирующих системах первого типа: системы
сейсмоизоляции,
уменьшающие
величины
горизонтальных
сейсмических
нагрузок
на
сейсмоизолированную часть здания за счет изменения частотного спектра ее собственных колебаний –
увеличения периодов колебаний сейсмоизолированной части сооружения по основному тону;
б) Д.1.3,в и Д.1.3,д применяются в сейсмоизолирующих системах второго типа: системы
сейсмоизоляции, ограничивающие уровень горизонтальных сейсмических нагрузок, действующих на
сейсмоизолированную часть здания;
в) Д.1.3,в применяются в сейсмоизолирующих системах третьего типа: системы сейсмоизоляции,
сочетающие способность изменять частотный спектр собственных колебаний сейсмоизолированной
части сооружения со способностью ограничивать уровень горизонтальных сейсмических нагрузок,
воздействующих на сейсмоизолированную часть сооружения.
г)
Д.1.3,е)
применяются
в
сейсмоизолирующих
системах
четвертого
типа:
системы
сейсмоизоляции, сочетающие способность изменять частотный состав собственных колебаний
200

201.

сейсмоизолированной части сооружения со способностью ограничивать уровень как горизонтальных,
так и вертикальных сейсмических нагрузок, воздействующих на сейсмоизолированную часть
сооружения.
Д.1.5 Определенное распространение в практике сейсмостойкого строительства получили
комбинированные системы сейсмоизоляции, сочетающие сейсмоизолирующие элементы разных типов
(например, указанные в Д.1.3,а и Д.1.3,в или в Д.1.3,в и Д.1.3,д).
Д.2 Эластомерные опоры
Д.2.1 Эластомерные опоры, применяемые для защиты сооружений от сейсмических воздействий,
представляют собой слоистые конструкции из поочередно уложенных друг на друга листов натуральной
или искусственной резины толщиной 5-20 мм, и листов металла толщиной 1,5-5,0 мм. Сверху и снизу
устанавливают фланцевые пластины толщиной 20-40 мм. Листы резины и металла соединены между
собой путем вулканизации или с помощью специальных связующих материалов. По торцам
эластомерных опор предусмотрены опорные стальные пластины, через которые опоры крепятся к
конструкциям несейсмоизолированных и сейсмоизолированных частей сооружения сооружения.
Д.2.2 Общий вид одного из возможных вариантов конструктивных решений эластомерных опор
(иначе
их
называют
резинометаллическими)
рисунке Д.1.
201
показан
на

202.

1 – опорные пластины, закрепляемые к несейсмоизолированной и и сейсмоизолированной частям
сооружения; 2 – листы резины; 3 – стальные пластины, расположенные между листами резины;
4 – резиновая оболочка, защищающая внутренние слои резины и металла;
5 – отверстия под анкерные болты, необходимые для закрепления опоры к несейсмоизолированной и
сейсмоизолированной частям сооружения
Рисунок Д.1 – Эластомерная сейсмоизолирующая опора
Д.2.3 Физико-механические свойства резины и металла, а также толщины и размеры в плане
листов, выполненных из этих материалов, принимаются в зависимости от требований, предъявляемых к
эластомерным опорам в части: диссипативных свойств, прочности, вертикальной и горизонтальной
жесткости, долговечности и ряда других эксплуатационных показателей.
Д.2.4 Стальные листы в эластомерных опорах препятствуют выпучиванию резиновых листов при
действии вертикальных нагрузок и обеспечивают вертикальную жесткость и прочность опор. Резиновые
листы, обладающие низкой сдвиговой жесткостью, обеспечивают горизонтальную податливость
эластомерных опор.
Д.2.5 Эластомерные опоры, благодаря их низкой сдвиговой жесткости, изменяют частотный
спектр
собственных
восстанавливающие
горизонтальных
силы,
колебаний
возникающие
при
сейсмоизолированной
части
деформациях
стремятся
опор,
сооружения,
а
возвратить
сейсмоизолированную часть сооружения в исходное положение.
Примечания
1 Эластомерные опоры могут воспринимать усилия сжатия, растяжения, сдвига и кручения при
циклических перемещениях в горизонтальном и вертикальном направлениях.
202

203.

2 При расчетных гравитационных нагрузках вертикальные деформации эластомерных опор, как правило,
не превышают нескольких миллиметров. При горизонтальных нагрузках опоры могут деформироваться на
несколько сот миллиметров (рисунок Д.2).
Д.2.6 Эластомерные опоры, в зависимости от своих диссипативных свойств, подразделяются на
два вида:
– опоры с низкой способностью к диссипации энергии;
– опоры с высокой способностью к диссипации энергии.
Рисунок Д.2 – Деформации эластомерных опор при вертикальных и горизонтальных нагрузках
Д.2.7 Эластомерными опорами с низкой способностью к диссипации энергии являются опоры,
диссипативные свойства которых характеризуются коэффициентом вязкого демпфирования ξ, значения
которого не превышают 5 % от критического значения.
Д.2.8 Производят эластомерные опоры с низкой способностью к диссипации энергии из пластин
натуральной или искусственной резины, изготовленной по технологиям, не предусматривающим
повышения ее демпфирующих свойств.
П р и м е ч а н и е -- Значения коэффициента ξ, характеризующего диссипативные свойства эластомерных
опор с низкой способностью к диссипации энергии, зависят от сил внутреннего трения, возникающих в
деформирующихся опорах и, как правило, составляют 2-3 %.
203

204.

Д.2.9 Эластомерные опоры с низкой способностью к диссипации энергии просты в изготовлении,
малочувствительны к скоростям и истории нагружения, а также к температуре и старению. Для них
типично линейное поведение при деформациях сдвига до 100 % и более.
Д.2.10 Эластомерные опоры с низкой способностью к диссипации энергии применяют, как
правило, совместно со специальными демпферами вязкого или гистерезисного типа (рисунок А.3),
позволяющими компенсировать низкую способность эластомерных опор к диссипации энергии
сейсмических колебаний.
1 – эластомерная сейсмоизолирующая опора; 2 – демпфер; 3 – несейсмоизолированная часть
сооружения;
4 – сейсмоизолированная часть сооружения
Рисунок А.3 – Фрагмент сейсмоизолирующей системы, состоящей из эластомерной опоры с низкой
способностью к диссипации энергии и демпфера
Д.2.11 Эластомерными опорами с высокой способностью к диссипации энергии являются опоры,
диссипативные свойства которых характеризуются коэффициентом вязкого демпфирования ξ со
значениями не менее 10 % и не более 20 %.
П р и м е ч а н и е -- Диссипативные свойства таких опор зависят в основном от гистерезисных процессов в
резине (затрат энергии на ее пластические и нелинейно-упругие деформации) и, как правило, характеризуются
значениями ξ в пределах 10-20 %.
204

205.

Д.2.12 Эластомерные опоры с высокой способностью к диссипации энергии состоят из пластин
резины, изготовленной по специальным технологиям, обеспечивающим повышение ее демпфирующих
свойств до требуемого уровня.
Д.2.13 Эластомерные опоры с высокой способностью к диссипации энергии обладают
способностью к горизонтальным сдвиговым деформациям до 200-350 %. Их эксплуатационные,
жесткостные, диссипативные характеристики зависят от скоростей и истории нагружения, температуры
окружающей среды и старения.
Д.2.14 Для эластомерных опор с высокой способностью к диссипации энергии типично
нелинейное поведение.
Д.3 Эластомерные опоры со свинцовыми сердечниками
Д.3.1 Эластомерные опоры со свинцовыми сердечниками, как правило, изготавливают из пластин
резины, обладающей низкими диссипативными свойствами. Свинцовый сердечник располагают в
заранее сформированных отверстиях в центре или по периметру опоры и имеет суммарный диаметр от
15 % до 33 % от внешнего диаметра опоры.
Общий вид одного из возможных вариантов конструктивных решений эластомерных опор со
свинцовыми сердечниками показан на рисунке А.4.
Д.3.2 Благодаря комбинации резиновых и металлических слоев в опоре со свинцовыми
сердечниками,
обеспечивающими
гистерезисную
диссипацию
энергии
при
горизонтальных
деформациях, они обладают:
– высокой вертикальной жесткостью при эксплуатационных нагрузках;
– высокой горизонтальной жесткостью при действии горизонтальных нагрузок низкого уровня;
– низкой горизонтальной жесткостью при действии горизонтальных нагрузок высокого уровня;
205

206.

– высокой способностью к диссипации энергии.
1 – опорные пластины, закрепляемые к несейсмоизолированной и и сейсмоизолированной частям
сооружения;
2 – фланцевые стальные пластины; 3 – стальные пластины, расположенные между пластинами
резины; 4 – пластины резины; 5 – резиновая оболочка, защищающая внутренние слои резины и
металла; 6 – отверстия под анкерные болты, необходимые для закрепления опоры к
несейсмоизолированной и и сейсмоизолированной частям сооружения; 7 – отверстия под шпонки;
8 – свинцовый сердечник
Рисунок А.4 – Эластомерная опора со свинцовым сердечником
Д.3.3 Диссипативные свойства эластомерных опор со свинцовыми сердечниками зависят от
величин их горизонтальных сдвиговых деформаций и характеризуются коэффициентом эффективного
вязкого демпфирования ξ в пределах от 15 до 35 %.
Д.3.4 Эластомерные опоры со свинцовыми сердечниками способны иметь горизонтальные
сдвиговые деформации величиной до 400 %. При этом их параметры менее чувствительны к величинам
вертикальных нагрузок, скоростям и истории нагружения, температуре окружающей среды и старению,
чем параметры опор в Д.2.
Д.3.5 При низких уровнях горизонтальных воздействий (например, при ветровых или слабых
сейсмических воздействиях) эластомерные опоры со свинцовыми сердечниками работают в
206

207.

горизонтальных и вертикальном направлениях как жесткие элементы, а при высоких уровнях
горизонтальных воздействий – как элементы податливые в горизонтальных направлениях и жесткие в
вертикальном.
Д.3.6 Перечисленные выше свойства делают эластомерные опоры со свинцовыми сердечниками
часто применяемым типом сейсмоизолирующих элементов в зонах с высокой в горизональном
направлении сейсмичностью.
Д.4 Опоры фрикционно-подвижного типа с плоскими горизонтальными поверхностями
скольжения
Д.4.1 Сейсмоизолирующие опоры фрикционно-подвижного типа с плоскими горизонтальными
поверхностями скольжения (или плоские скользящие опоры) выполняются в виде верхних и нижних
жестких элементов, примыкающие горизонтальные поверхности которых имеют покрытия из слоя
синтетического материала с низким значением коэффициента трения скольжения (например,
фторопласта или металлофторопласта в паре с нержавеющей сталью).
Общий вид двух вариантов конструктивных решений плоских скользящих опор показан на рисунке
Д.5.
1 – опорные стальные пластины, закрепляемые к несейсмоизолированной и и сейсмоизолированной
частям сооружения;
2 – пластины резины; 3 – внутренние стальные пластины; 4 – покрытие (например, из
фторопласта) нижней части скользящей опоры; 5 – стальная пластина (например, из нержавеющей
207

208.

стали), по которой происходит скольжение; 6 – отверстия под анкерные болты, необходимые для
закрепления опоры к несейсмоизолированной и и сейсмоизолированной частям сооружения
Рисунок Д.5 – Плоские скользящие опоры
Д.4.2 Плоские скользящие опоры имеют довольно низкий порог срабатывания и обеспечивают
намного бóльшее рассеивание энергии, чем эластомерные опоры со свинцовым сердечником (ξ=63,7
%). Однако,
из-за
отсутствия
в
опорах восстанавливающих сил, при интенсивных сейсмических
воздействиях сейсмоизолированная часть сооружения может иметь допускаемые односторонние
перемещения в пределах нижней опорной пластины после прекращения действия сейсмических
нагрузок.
Эти
перемещения
не
влияют
на
напряженно
деформированное
состояние
сейсмоизолированной части сооружения и субструктуры.
Д.4.3
Для
ограничения
чрезмерных
односторонних
горизонтальных
перемещений
сейсмоизолированной части сооружения относительно субструктуры в сейсмоизолирующую систему,
образованную плоскими скользящими опорами, как правило, вводятся дополнительные упругие
элементы-ограничители (амортизаторы).
П р и м е ч а н и е – Величины допускаемых перемещений должны устанавливаться на основе
дополнительного анализа.
Д.4.4 В качестве альтернативных вариантов, обеспечивающих ограничение чрезмерных
односторонних горизонтальных перемещений сейсмоизолированной части сооружения относительно
субструктуры, рекомендуется:
– предусматривать в скользящих поясах конструктивные элементы, обеспечивающие возможность
использования соответствующего силового оборудования, возвращающего плоские опоры скольжения
в исходное положение после прекращения сейсмического воздействия;
208

209.

– в состав «скользящих поясов» включать дополнительные сейсмоизолирующие элементы,
способные ограничивать величины перемещений и возвращать плоские опоры скольжения в исходное
положение (рисунок Д.6).
1 – плоская скользящая опора; 2 – эластомерная опора; 3 – нижняя стальная пластина (например, из
нержавеющей стали), по которой происходит скольжение;
4 – пластины из резины; 5 – стальные пластины; 6 - слой из фторопласта
Рисунок Д.6 – Фрагмент сейсмоизолирующей системы, образованной плоскими скользящими опорами
и эластомерными опорами
Д.5 Кинематические системы с качающимися опорами
Д.5.1 Качающиеся опоры, применяемые для защиты сооружений от горизонтальных сейсмических
воздействий, представляют собой подвижные стойки, выполненные из железобетона и расположенные
в зазоре между сейсмоизолированной и несейсмоизолированной частями сооружения. Опоры имеют
сферические торцы, на верхней и нижней частях каждой опоры (Рис. Д.7.а), либо только на нижней
части при закреплении верхней части опоры с помощью шарнирной связи к конструкциям
сейсмоизолированной части сооружения (Рис. Д.7.б). Шарнирная связь обеспечивает подвижность в
горизонтальной плоскости по всем направлениям.
209

210.

а) 1 – фундаментная плита; 2 – опорная плита; 3 – опоры в форме стоек со сферическими
торцами;
б) 1 – фундаментная плита; 2 – сферическая опора; 3 – стойка; 4 – шарнирное крепление.
Рисунок Д.7 – Кинематические системы с качающимися опорами
Д.5.2. Кинематические системы с качающимися опорами относятся к гравитационному типу, в
котором горизонтальное сейсмическое воздействие уравновешивается суммой моментов от веса
сейсмоизолированной части сооружения. Значения опрокидывающего и удерживающего моментов
зависят от геометрических параметров, а также от величины реактивных моментов, связанных с
локальными деформациями в областях контакта и теле опор.
Д.5.3 Геометрические параметры опор при проектировании определяются величиной
передаваемой на кинематическую систему вертикальной нагрузки, прочности используемого при
изготовлении опор материала и расчетного горизонтального перемещения несейсмоизолированной
части сооружения при сейсмическом воздействии.
Д.5.4 Качающиеся опоры применяют, как правило, совместно со специальными демпферами
вязкого или гистерезисного типа.
Д.5.5 Использование кинематической системы сейсмоизоляции с качающимися опорами может
быть рекомендовано, как правило, в зданиях с жесткой конструктивной схемой.
Д.6 Фрикционно-подвижные опоры со сферическими поверхностями скольжения
210

211.

Д.6.1 Сейсмоизолирующие фрикционно-подвижные опоры со сферическими поверхностями
скольжения (или маятниковые скользящие опоры) – это скользящие опоры, в которых контактные
поверхности скольжения имеют сферическую форму.
Примечания
1 Сейсмоизолирующие фрикционно-подвижные опоры со сферическими поверхностями скольжения
называют маятниковыми скользящими опорами, так как расположенная на них сейсмоизолированная часть
сооружения совершает при сейсмических воздействиях колебания, подобные движениям маятника при наличии
трения (рисунки Д.7-Д.8).
2 Маятниковые опоры, в которых энергия диссипируется за счет сил трения качения (шаровые и катковые
опоры, кинематические фундаменты и подобные им сейсмоизолирующие элементы с низкой способностью к
диссипации энергии), в настоящем СП не рассматриваются.
Д.6.2 Конструктивные решения всех видов маятниковых скользящих опор предусматривают
наличие:
– одной или нескольких вогнутых сферических поверхностей скольжения;
– одного или нескольких ползунов;
– ограждающих бортиков, ограничивающих горизонтальные перемещения ползунов.
Элементы маятниковых скользящих опор изготавливаются, как правило, из нержавеющей стали, а
их сферические поверхности имеют покрытия из материалов, обладающих заданными фрикционными
свойствами.
Д.6.3 Маятниковые скользящие опоры, в зависимости от особенностей конструктивных решений,
подразделяются на опоры:
– с одной сферической поверхностью скольжения; далее – одномаятниковые скользящие опоры;
211

212.

– с двумя сферическими поверхностями скольжения; далее – двухмаятниковые скользящие
опоры;
– с четырьмя сферическими поверхностями скольжения; далее – трехмаятниковые скользящие
опоры.
Д.6.4 В маятниковых опорах всех типов:
– формы ползунов и плит обеспечивают однородное распределение напряжений в местах их
примыкания и исключают возможность возникновения неблагоприятных локальных эффектов;
– при перемещениях ползунов по сферическим поверхностям, сейсмоизолированная часть
сооружения приподнимается и составляющая гравитационной силы, параллельная горизонтальной
поверхности, стремится вернуть ее в положение устойчивого равновесия;
–
диссипативные
свойства
взаимосвязаны
с
фрикционными
свойствами
материалов,
контактирующих на сопрягаемых сферических поверхностях плит и ползунов; наиболее часто они
характеризуются коэффициентом эффективного вязкого демпфирования ξ со значениями в пределах от
10 до 30 %.
Д.6.5
Спектр
собственных
колебаний
сейсмоизолированных
частей
сооружения,
сейсмоизолированных с помощью маятниковых опор всех типов, практически не зависит от массы
сейсмоизолированных частей сооружения.
Д.6.6 Одномаятниковая скользящая опора состоит из двух горизонтальных плит, одна из которых
имеет сферическую вогнутую поверхность, и расположенного между плитами сферического
шарнирного ползуна.
Общий вид и схема поведения одномаятниковой скользящей опоры показаны на рисунке Д.8, а
принцип действия – на рисунке Д.9.
212

213.

Д.6.7 Особенности поведения и сейсмоизолирующие свойства одномаятниковой скользящей
опоры зависят от радиуса кривизны сферической поверхности R и величины коэффициента трения
скольжения μ ползуна по сферической поверхности.
П р и м е ч а н и е -- Спектр собственных колебаний сейсмоизолированной части сооружения,
сейсмоизолированной с помощью одномаятниковых скользящих опор, зависит преимущественно от выбранного
радиуса кривизны сферической поверхности в опорной плите сейсмоизолирующей опоры и не зависит от
интенсивности внешнего воздействия, а также амплитуд колебаний сейсмоизолированной части сооружения.
Д.6.8 Современные сейсмоизолирующие системы с одномаятниковыми скользящими опорами
способны обеспечивать:
– периоды колебаний сейсмоизолированных частей сооружения до 3 с и более;
– взаимные перемещения субструктур и сейсмоизолированных частей сооружения до 1 м и более.
2
d
d
1
R,
1
d
2
3
d
h
3
h
R,
44
213

214.

1 – нижняя стальная плита со сферической вогнутой поверхностью, по которой происходит
скольжение; 2 – верхняя стальная плита; 3 – сферический шарнирный ползун; 4 – точка поворота
Рисунок Д.8 – Общий вид и схема поведения одномаятниковой опоры
а)
б)
в)
г)
R
N
M
F
R
M
Рисунок Д.9 – Принцип действия одномаятниковой опоры
а - колебания гравитационного маятника с одной точкой подвеса; б - колебания гравитационного
маятника с двумя точками подвеса; в - маятниковые колебания при скольжении сферического
ползуна по сферической поверхности; г - сооружение на маятниковых опорах
Д.6.9 Двухмаятниковая скользящая опора состоит из двух горизонтальных плит, имеющих
сферические вогнутые поверхности, и расположенных между ними двух ползунов.
Общий вид и схема поведения двухмаятниковой скользящей опоры показаны на рисунке Д.10.
214

215.

R 2, 2
2
d2
d1
4
d2
d1
3
h2
h1
1
R1 , 1
5
1 – нижняя стальная плита со сферической вогнутой поверхностью; 2 – верхняя стальная плита со
сферической вогнутой поверхностью; 3 – верхний ползун со сферической вогнутой поверхностью; 4 –
нижний ползун со сферической выпуклой поверхностью; 5 – точка поворота
Рисунок Д.10 – Общий вид и схема поведения двухмаятниковой опоры
Д.6.10 Особенности поведения двухмаятниковой скользящей опоры зависят от радиусов кривизны
верхних и нижних сферических поверхностей R1 и R2, а также величин коэффициентов трения
скольжения μ1 и μ2 ползунов по сферическим поверхностям.
Д.6.11 В двухмаятниковых скользящих опорах радиусы сферических вогнутых поверхностей и
коэффициенты трения могут быть одинаковыми или разными.
Важное достоинство двухмаятниковых скользящих опор – это их более компактные размеры, чем
у одномаятниковых.
215

216.

П р и м е ч а н и е - В двухмаятниковых скользящих опорах реализован механизм двух маятников,
последовательно включающихся в работу в зависимости от спектрального состава и интенсивности сейсмических
воздействий.
Д.6.12 В двухмаятниковых скользящих опорах движения шарнирных ползунов могут происходить
по верхним и по нижним сферическим поверхностям (см. рисунок Д.10). Благодаря этому, взаимные
смещения двухмаятниковых скользящих опор могут быть в два раза больше, чем у одномаятниковых
скользящих опор с теми же габаритными размерами.
Д.6.13 Возможность использования в двухмаятниковых скользящих опорах верхних и нижних
сферических поверхностей с разными радиусами кривизны и коэффициентами трения, позволяет
увеличить сейсмоизолирующие свойства этих опор.
Д.6.14 Трехмаятниковая скользящая опора состоит их двух плит (верхней и нижней) со
сферическими вогнутыми поверхностями и трех ползунов (верхнего, нижнего и внутреннего) со
сферическими поверхностями. Общий вид и схема поведения трехмаятниковой скользящей опоры
показаны на рисунке Д.10.
Д.6.15 Особенности поведения трехмаятниковой скользящей опоры зависят от радиусов кривизны
верхних и нижних сферических поверхностей R1, R2, R3 и R4, а также величин коэффициентов трения
скольжения μ1, μ2, μ3 и μ4 ползунов по сферическим поверхностям.
Д.6.16 В трехмаятниковых скользящих опорах, как и в двухмаятниковых, радиусы сферических
вогнутых поверхностей и коэффициенты трения могут быть одинаковыми или разными.
П р и м е ч а н и е - В трехмаятниковой скользящей опоре реализован механизм трех маятников,
последовательно включающихся в работу в зависимости от спектрального состава и интенсивности сейсмических
воздействий. По мере увеличения перемещений трехмаятниковых опор будут увеличиваться эффективная длина
216

217.

маятника (увеличиваться период колебаний сейсмоизолированной части сооружения) и повышаться
эффективное демпфирование.
Д.6.17 Комбинируя значения радиусов кривизны сферических поверхностей и коэффициентов трения
скольжения можно запроектировать трехмаятниковые скользящие опоры, способные эффективно снижать
сейсмические нагрузки на сейсмоизолированную часть сооружения при землетрясениях с очень высокой
интенсивностью и со сложным спектральным составом.
217

218.

R 4 , 4
R 4 , 4
2
2
R 3 , 3
R 3 , 3
d4
d4
d1
d1
4
4
d4
d4
d1
d1
5
5
3
3
1
1
R 1 , 1
R 1 , 1
d3
d3
6
6
h
h3 h 4 4
h3
h2
h
h2
h1 1
d
d22
R 2 , 2
R 2 , 2
1 – нижняя стальная плита со сферической вогнутой поверхностью; 2 – верхняя стальная плита со
сферической вогнутой поверхностью; 3 – нижний ползун со сферической вогнутой поверхностью; 4 –
верхний ползун со сферической вогнутой поверхностью; 5 – внутренний шарнирный ползун; 6 – точка
поворота
Рисунок Д.11 – Общий вид и схема поведения трехмаятниковой опоры
218

219.

Д.7
Трехкомпонентная
пружинно-демпферная
система.
Упругие
витые
пружины
с
многокомпонентными (3D) вязкоупругими демпферами
Д.7.1 Система ТПДС состоит из упругих витых пружин, несущих статическую и сейсмическую
нагрузку и параллельно включенных многокомпонентных вязкоупругих демпферов, обеспечивающих в
широких пределах необходимое демпфирование для сейсмоизолированной системы (рисунки Д.12,
Д.13).
Рисунок Д.12 - Установка ТПДС при параллельном размещении блока витых пружин и вязкоупругого
демпфера
Рисунок Д.13 - Принципиальная схема разрезного фундамента с сейсмоизоляцией ТПДС
Д.7.2 Варьирование параметрами витых пружин позволяет получить необходимые первые
собственные частоты сейсмоизолированной системы в горизонтальном и вертикальном направлениях
относительно доминантной частоты сейсмического воздействия (рисунок Д.14,а), а демпферы ВД
обеспечивают систему необходимым демпфированием во всех степенях свободы, что позволяет
219

220.

существенно сократить перемещения сейсмоизолированной системы при сохранении ее высокой
изолирующей способности (рисунок Д.14,б).
Д.7.3 Несущая способность блоков витых пружин находится в диапазоне от 1 кН до 7000 кН.
Блок витых пружин имеет линейную зависимость «сила – перемещение» во всем диапазоне
нагрузок и перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях (рисунок Д.14,б).
Д.7.4 Максимальные сейсмические перемещения блоков пружин могут достигать 300 мм и более.
а)
б)
Рисунок Д.14 - Блок витых пружин для пространственной 3D изоляции (а); линейная зависимость «силаперемещение» для витой пружины (б)
220

221.

Д.7.5 Многокомпонентные вязкоупругие демпферы (рисунок Д.15) имеют нелинейную частотную
демпфирующую характеристику. Их динамическая жесткость состоит из упругой и неупругой (вязкой) частей и
описываются 4-х звенной динамической моделью Максвелла (рисунок Д.16).
а)
б)
Рисунок Д.15 - Вязкоупругий пространственный 3D демпфер (а); зависимость «сила-перемещение» для
вязкоупругого демпфера
Рисунок Д.16 - Зависимость вязкоупругой реакции демпфера от частоты нагружения
Предлагаем включить предложения в состав СП.
Сводку замечаний составил: Зам. руководителя ЦИСС
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»
221
Бубис А.А.

222.

Материалы лабораторных испытаний фрагментов , узлов , специальных
технических решений (СТУ) по обеспечение сейсмостойкой надежности, зданий
и сооружений на основе спиральных сейсмоизолирующих опорах с упругими
демпферами сухого трения, на фрикционно-подвижных фланцевых болтовых
соединений с длинными овальными отверстиями и контрольным натяжением, по
линии нагрузки с применением программного комплекса SCAD Office для
анализа сейсмозащиты зданий , сооружений, с демпфирующими связями
на фрикционно-подвижных болтовых соединениях, для восприятия усилий
-за счет трения, при растягивающих нагрузках , на сдвиг в программном
комплексе SCAD Office, согласно изобретения №№ 2423820, 887743 и
демпфирующих сейсмостойких опор на фрикционно-подвижных болтовых
соединениях, для восприятия усилий -за счет трения, при растягивающих
нагрузках в сейсмоизолирующем демпфирующем поясе и предназначенного
для сейсмоопасных районов с сейсмичностью более 9 баллов, серийный
выпуск (в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше для зданий,
сооружений, трубопроводов необходимо использование сейсмостойких
демпфирующие маятниковые опоры «гармошка», а для трубопроводов
на фланцевых фрикционно- подвижных соединений, работающих на сдвиг,
с использованием фрикци -болта, состоящего из латунной шпильки с
пропиленным в ней пазом и с забитым в паз шпильки медным
обожженным клином, согласно рекомендациям ЦНИИП им Мельникова,
ОСТ 36-146-88, ОСТ 108.275.63-80, РТМ 24.038.12-72, ОСТ 37.001.05073,альбома 1-487-1997.00.00 и изобрет. №№ 1143895, 1174616,1168755 SU,
4,094,111 US, TW201400676 Restraintanti-windandanti-seismic-frictiondamping-device и согласно изобретения «Опора сейсмостойкая» Мкл E04H
9/02, патент № 165076 RU, Бюл.28, от 10.10.2016, в местах подключения
трубопроводов к оборудованию, трубопроводы должны быть уложены в
виде "змейки" или "зиг-зага "), хранятся на кафедре теоретическая механика
по адресу: ПГУПС 190031, СПб, Московский пр 9 ,
222

223.

На кафедре теоретическая механика ПГУПС у проф дтн А.М.Уздин
[email protected] [email protected]
[email protected] [email protected]
[email protected]
(921) 962-67-78, (999) 535-47-29, (996) 798-26-54,
Подтверждение компетентности организации https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/13060/applicant
223

224.

224

225.

225

226.

226

227.

227

228.

228

229.

229

230.

230

231.

231

232.

232

233.

С
233

234.

ейсмоизоляция зданий
Строительство на кинематических
фундаментах
Год: 2009 Автор: Черепинский Ю.Д.
Жанр или тематика: Архитектура / Строительство / Инженерные сети
Издательство: Москва, Blue Apple
ISBN: 978-5-212-01113-6
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Отсканированные страницы
Количество страниц: 47
Описание:
От издателей
Настоящий сборник включает наиболее полную опубликованную авторскую
234

235.

информацию о сейсмической изоляции зданий с помощью стоек-опор,
называемых кинематическими фундаментами Ю.Д. Черепинского, или просто
КФ. Разработке и внедрению КФ для снижения сейсмической реакции зданий
автор публикуемых статей посвятил более 45-ти лет, и его полным
основанием можно назвать одним из пионеров современного этапа
строительства сейсмоизолированных зданий.
В настоящее время на территории бывшего СССР (преимущественно в
Казахстане и России) построено более 200 сейсмоизолированных зданий, в
которых использованы КФ.
Необходимо отметить высокий энтузиазм и большие усилия, которые
потребовались автору для практической реализации своих идей. В то же
время, нельзя не признать то факт, что сопутствующих теоретических
обоснований и, главным образом, натуральных эспериментальных
исследований, всесторонне обосновывающих эффективность и требуемую
надѐжность применения КФ на сегодняшний день недостаточно, и область
наиболее эффективного применения КФ не обозначена.
Мы рекомендуем это издание широкому кругу специалистов сейсмостойкого
строительства как значимую страницу в истории современной
сейсмоизоляции зданий, и как материал для комплексной проверки,
мониторинга и контроля надѐжности ранее возведѐнных КФ зданий и,
наконец, для усовершенствования и дальнейшего внедрения этой
отечественной разработки.
Председатель Совета Регионального альянса по анализу и уменьшению
бедствий М.А.Клячко.
https://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=4027606
Книга Черепинский Юрий Я гражданин Советского Союза
(записки иммигранта)
Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………………………...3
1. Немного о прошлом времени……………………………………...…….…4
2.О трѐх составляющих моей жизни………………………………… ….5
ЧАСТЬ А
235

236.

I НЕМНОГО О ДЕТСТВЕ
1.1. Первая половина детства……………………………………… ……7
1.2. Вторая половина детства……………………………………… ……11
II. КОЕ_ЧТО О ЮНОСТИ
2.1. Школа-Улица…………………………………………………… ……22
III. ДАЁШЬ ПРОФЕССИЮ………………………….. ….32
IV. ПРОФЕССИЯ
4.1. Начало……………………………………………………………… ….…43
4.2. Становление………………………………………………………… .…47
4.3. Узкая специализация……………………………………………… ….…53
4.4. Научная проблема или приманка в мышеловке…………………….…..55
4.5. Первые шаги в науку. Аспирантура…………………………………..…56
4.6. Зигзаги линии жизни………………………………………………….….61
4.7. Жизнь возвращается в прежнее русло……………………………….….67
4.8. Взлѐты и падения……………………………………………………..…..65
4.9. Продолжение истории с КФ………………………………………… .…76
V. ОПЫТ
5.1. Сахалин. Курилы…………………………………………………………80
5.2. Камчатка…………………………………………………………………..82
Продолжение следует………………………….
Кинематические фундаменты (КФ) конструкции КазНИИССА снижают
нагрузки, воздействующие на здание при колебаниях грунта основания.
Сейсмозащита с использованием кинематических фундаментов является
экономически эффективной за счет уменьшения общих капитальных затрат на
236

237.

строительство сейсмостойких зданий и снижения затрат на
восстановление при сейсмических повреждениях. 12 стр.
https://cloud.mail.ru/public/4LtR/2DsyeomT7
Черепинский РДС РК 2.03-06-2002 Пособие по проектированию фундаментов
с сейсмоизолирующей прокладкой dnl10480 https://dwg.ru/dnl/10480
https://dwg.ru/dnl/10480/cp2
Пояснительная записка СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЯ КАРКАСНОПАНЕЛЬНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ
ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ д т н Черепинский Юрий Давыдович ВВЕДЕНИЕ 19 СТР
Землетрясения, как и многие другие явления природы, не поддаются человеческому влиянию, и их разрушительное действие
рассматривается как стихийное бедствие. Для защиты от таких землетрясений, в соответствии с нормативными расчётами,
используются более прочные конструкции, повышающие стоимость строительства. Не секрет, однако, что многообразие сейсмических
колебаний по величине и длительности действия, точно учесть невозможно. Поэтому любая методика расчёта в той или иной мере
всегда будет оставаться условной. Более того, землетрясения высокого балла, которые принято считать разрушительными, относятся к
редким природным явлениям, и строительство сверхпрочных зданий, способных их выдерживать без повреждений, считается
невыгодным. Почти все здания после разрушительных землетрясений должны подлежать сносу.
Уменьшение влияния сейсмических колебаний на здание когда-то достигалось за счёт упругих ж.-б. стоек на первом этаже, так
называемого “гибкого этажа”. Гибкий этаж, как средство защиты проявляет себя только при землетрясениях, в которых преобладают
гармоники с малой амплитудой, хотя и с большим ускорением. Но в случае большой амплитуды, или в резонансном режиме, даже при
небольших ускорениях, происходит разрушение самих стоек.
Использование РМО значительно повышает несущую способность стоек при любой частоте сейсмических колебаний, что позволяет
их рассматривать как эффективное средство снижения сейсмических нагрузок. В этом смысле РМО могут быть условно отнесены к
типу сейсмоизолирующих.
Однако, под словом сейсмоизоляция с самого начала (ещё в 60-десятых годах) подразумевался отличный от упругих стоек метод
сейсмозащиты, который достигался за счёт кинематики подвижных опор. В этом случае сейсмическая нагрузка на здание
ограничивается, в основном, силами трения составных частей опор при их смещении. Тем самым, нагрузки, превышающие эти силы
при любой, как угодно большой интенсивности и длительности сейсмического воздействия, практически, изолируются.
Первая и единственная в СССР лаборатория в КазНИИССА (г. Алма-Ата), поэтому и называлась ”Кинематических систем
сейсмозащиты зданий и сооружений”, а наиболее предпочтительным решением стали опоры-фундаменты КФ. Но уже в то время
было понятно, что оценки эффекта нового решения, как и сам термин сейсмоизоляция, не увязывались с нормативными методами
расчёта и нуждались в корректировке согласно действующим СНиП. Для этого кинематические опоры в расчётах заменялись стойкой c
нелинейно-упругой характеристикой, полученной из испытаний натурных зданий. Такой метод позволял учитывать сейсмоизоляцию с
помощью поправочных коэффициентов к динамическому коэффициенту β (см. сейсмические СНиП), что отражено в разработанной
Инструкции. Оценка же реального эффекта сейсмоизоляции, который значительно выше нормативного по Инструкции, впервые
изложен в комплекте прилагаемых статей. Длительные исследования и строительство домов на КФ различной этажности позволяет
теперь (с учётом прежде допускаемых ошибок) рекомендовать высокоэффективное решение сейсмозащиты, причём, регулируя её
величину по усмотрения проектировщиков.
В настоящее время имеются другие предложения кинематических опор, несколько отличные от КФ по конструктивному
исполнению. Но все они объединяются одним свойством – изолировать сейсмическую нагрузку силами трения качения, либо
скольжения, и каждое из них может быть эффективным средством сейсмозащиты при разрушительных землетрясениях. Более того,
все решения этого типа выполняются из традиционного строительного материала и могут осваиваться во всех сейсмоопасных регионах,
что позволяет их рассматривать как массовое средство сейсмозащиты. В этом отношении РМО, изготавливаемые в других странах,
оказываются слишком дорогими, но будут ещё дороже, если начинать строить специализированные линии в России.
237

238.

За последние несколько лет в мире произошли разрушительные землетрясения, которые всегда остаются тревожным
предупреждением для людей, проживающих в сейсмоопасных регионах страны. Поэтому главам таких регионов, по-видимому,
приходится проявлять интерес к эффективным средствам сейсмозащиты. Сейсмоизолирующие опоры-фундаменты и являются таким
средством.
Идея сейсмоизоляции рождена много веков тому назад, но как практическое направление в строительстве сформировалась только
за последние 30-40 лет. Но уже сейчас многие специалисты в этой области говорят:
в
сейсмоопасных районах строительство жилья без использования сейсмоизоляции недопустимо.
Ряд технических решений, которые с уверенностью теперь можно назвать эффективной и даже спасительной защитой от
разрушительных землетрясений, вполне могут быть рекомендованы для выбора заказчиков. К ним относятся: КФ (КазНИИССА), РМО,
опоры Курзанова (со сферическими торцами), опоры на скользящей основе. Это работающие решения и каждое из них в значительной
мере снизит объёмы разрушений и сохранит жизнь людям. Тем не менее, они пока используются не часто. Среди причин тому можно
отметить две главные: либо высокая стоимость, либо спорность в обосновании величины расчётного снижения сейсмической нагрузки.
Между авторами по этому поводу отмечается некоторые разногласия и соперничество в получении заказов на возведение
экспериментальных домов. Однако, нельзя не признавать очевидную пользу от каждого из вышеназванных решений. Построенный
дом может оказаться дороже или дешевле, но, в любом случае, все затраты окупаются уменьшением потерь при землетрясении.
Поэтому выбор проектного решения может зависеть как от возможностей заказчика, так и решений региональных технических
управлений. Последним для этого потребуется соответствующий кворум специалистов, приглашаемых из других регионов и даже
стран (так делается во всём мире).
В большинстве случаев люди, живущие в сейсмически опасных районах, далеки от научных проблем, но все они нуждаются в
сейсмозащите, независимо от своего материального уровня. С этим может быть связан и выбор сейсмоизолирующего решения тоже.
Естественно, каждое из них должно соответствовать требованиям, включающим:
1. Достаточный объём экспериментально-теоретических исследований.
2.
Опыт экспериментального строительства, желательно с проверкой работоспособности в условиях реальных землетрясений.
3.Наличие нормативного материала в виде Инструкции по проектированию.
Предлагаемый читателям комплект из двух статей и практических рекомендаций касается сейсмоизоляции с использованием КФ
(КазНИИССА), над которыми трудились более 30 лет специалисты в области экспериментально-теоретических исследований,
проектирования и строительства зданий в различных сейсмоопасных районах России и Казахстана. Это, по мнению автора, наиболее
простое, дешёвое и исследованное решение (включающее ошибки, поскольку было первым такого типа). Оно пока предназначено как
для защиты малоэтажных (1-2 этажа) и многоэтажных жилых домов (до 9-12 этажей).
В первой статье даётся разъяснение нормативной сейсмостойкости зданий при проектировании и назначении КФ, как
эффективного средства снижения горизонтальных сейсмических нагрузок. Эта статья рассчитана на руководителей всех уровней,
имеющих отношение к сейсмостойкому строительству.
Во второй статье изложен принцип работы КФ, построенный не на деформации составных частей, а на их кинематическом
взаимодействии во время горизонтальных смещений при землетрясении (патенты № 200516, РФ, №1725, РК). В этом случае,
сейсмические нагрузки зависят уже не от сил упругости, а, главным образом, от сил сухого трения составных частей. Поэтому опоры
такого типа и названы кинематическими. Статья рассчитана на инженеров проектирующих сейсмостойкие здания, проявивших
интерес к КФ и их совершенствованию.
238

239.

Сейсмоизоляция как средство защиты жилых
домов
при землетрясении
Тем, кто живёт в сейсмически опасных районах, и кому хотя бы однажды приходилось испытывать на себе
воздействия землетрясения, по-видимому, знакомо ощущение страха и чувство беспомощности перед силами
природы. Ведь о последствиях разрушительных землетрясений многим известно ещё со школьной скамьи. В
то же время, пугаться как будто не нужно, ведь сейсмостойкие дома, строятся с соблюдением строительных
норм и правил (СНиП), или сейсмических строительных кодов, как принято называть в других странах.
Однако, не всем известно, что в случае максимальной, иными словами, расчётной сейсмической нагрузки, в
здании всегда будут повреждения, которые снижают его жёсткость и прочность. Предсказать точно характер и
длительность сейсмических колебаний, как и происходящие процессы в конструкциях без определённых
допущений невозможно. Эти допущения в строительных сейсмических кодах различных стран имеют свои
отличия. Из-за этого расчёт сейсмостойкости нельзя рассматривать как достоверный результат, а лишь как
приближённую оценку.
Так какой все же дом называют сейсмостойким? В мировой практике под сейсмостойкими принято
подразумевать дома, в которых ожидаемые разрушения после расчётного землетрясения не сопряжены с
гибелью людей. После таких землетрясений повреждённые здания, как правило, не восстанавливаются из-за
технической сложности или больших материальных затрат.
Возникает тогда ещё один вопрос. А что происходит при землетрясениях несколько меньших по
интенсивности расчётных, которые, как известно, происходят чаще?
Казалось бы, такие воздействия не являются опасными. Однако, так можно было бы считать только при
совсем слабых сейсмических толчках. При более сильных толчках, а тем более приближенных по
интенсивности к расчётным, повреждения конструкций всегда имеют место, хотя и не сразу заметные. Более
того, в зависимости от количества или длительности таких землетрясений повреждения, накапливаясь,
снижают расчётную сейсмостойкость здания и делают его неготовым воспринимать расчётное землетрясение.
239

240.

Такой вывод подтверждается значительными повреждениями зданий, располагаемых в зонах частых, хотя и
не сильных, сотрясений техногенного происхождения. То же самое подтверждается при виброиспытаниях на
сейсмостойкость вновь построенных зданий. Характерным примером влияния слабых, но частых воздействий,
могут быть крупнопанельные дома в Петропавловске-Камчатском, которые потребовали дорогостоящего
усиления ещё до ожидаемого расчётного землетрясения.
Из вышесказанного можно сделать лишь один вывод. Выходит, нормативное удорожание здания за счёт
антисейсмических мероприятий предназначено для восприятия лишь одного расчётного землетрясения, или
двух несколько меньших расчётного. После них здание необходимо либо сносить и строить новое, либо
усиливать за счёт конструктивных мероприятий. То и другое сопряжено с большими затратами средств, труда
и времени, что всегда будет создавать большие проблемы, особенно, в жилищном строительстве. Не дешевле
ли сразу предусматривать расходы на резерв прочности?
Однако уже много лет существует способ, который позволяет не только избежать таких расходов, но и
снизить нормативное удорожание здания. Речь идёт об использовании опор-фундаментов, снижающих связь
здания с грунтовым основанием, о чём людям было известно ещё в древности. Естественно, без достаточно
веского научно-технического обоснования такие опоры, предлагаемые отдельными авторами ещё в начале
прошлого столетия, не могли быть реализованы. Но в 70-х годах в Казахстане (КазНИИССА) над этой
проблемой уже работало целое научное подразделение, в котором исследовались наиболее рациональные
решения, соответствующие современному техническому уровню строительства. Поскольку опоры
предназначались для снижения связи здания с колеблющимся грунтом при землетрясении, они в то время
были названы сейсмоизолирующими, а научное направление по их применимости со временем стало
называться сейсмоизоляцией зданий и сооружений.
Исследования на протяжении более, чем трёх десятков лет потребовали от исполнителей создания
расчётно-теоретической базы сейсмоизоляции и экспериментального подтверждения её полезности не
только на моделях, но и в составе зданий различной этажности. Из свойств сейсмоизолирующих опор,
приоритетными были:
– прочность и устойчивость при смещениях во время землетрясения;
− достаточный эффект снижения сейсмических нагрузок на здания;
− стоимость самих опор и их технологичность, доступная для повсеместного строительства;
Среди других решений больше всего этим свойствам соответствовали так называемые опоры КФ, которые
нашли применение в сотнях домов различной этажности во многих сейсмоопасных районах России,
Казахстана, Узбекистана.
Дома на КФ испытывались мощным вибратором, а некоторые уже подвергались воздействиям
землетрясений интенсивностью от 4 до 8 баллов по шкале MSK. Несмотря на некоторые допускаемые ошибки
в проектировании, опоры подтвердили своё назначение защищать здания от повреждений при частых или
длительных землетрясениях различной интенсивности. Снижение нагрузок позволяло не только экономить
расход материалов, но и улучшать планировочные решения зданий, а также повышать их этажность,
ограниченную нормативными требованиями.
Позже в сейсмостойком строительстве нашли применение и другие опоры сейсмоизолирующего типа.
Правда, их использование было не в таком большом объѐме, как КФ. Возможно, это объясняется
несколько более сложным исполнением или недостаточным объѐмом исследований, позволяющим в
каких-то случаях выявлять допускаемые ошибки.
240

241.

К сейсмоизолирующим были отнесены и так называемые резинометаллические опоры РМО в виде
резиновых столбов с металлическими прокладками и свинцовым сердечником в центре. Бесспорно, РМО
хорошее средство сейсмозащиты зданий, применяемое в некоторых городах Японии, Китая, и некоторых
других странах. К сожалению, дефицитный материал и заводское изготовление делает их слишком
дорогими для массового использования, особенно в местах удалѐнных от заводов-изготовителей. Всѐ это
ограничивает объѐмы использования РМО.
В этом смысле у КФ, изготавливаемые из традиционного железобетона на любом полигоне, имеют большие
преимущества. Кроме того, различная конфигурация КФ позволяет их использовать как в многоэтажном
строительстве, так и малоэтажном. Но, что ещѐ важней, выбором геометрических параметров их можно
настраивать на определѐнную интенсивность сейсмического воздействия, выше которого на здание
передаваться не будет. Иначе говоря, при сейсмичности площадки строительства, например, 9 или 10
баллов, здание будет испытывать нагрузку, не превышающую 4-5 баллов и даже меньшую. В этом и
заключался смысл реальной сейсмоизоляции, который пока не увязывается с методикой действующих
СНиП. Поэтому в технической Инструкции по проектированию [1] увязка со СНиП осуществлялась с
помощью поправочных коэффициентов к динамическому коэффициенту β. Такая работа требовала
длительных расчѐтов зданий различной жѐсткости на КФ в сопоставлении с теми же зданиями на
фундаментах традиционного исполнения. Реальный же эффект КФ связан, главным образом, с силами
сухого трения, которые и являются основным ограничителем ускорений, передаваемых на здание при
землетрясении.
Сейчас, когда нередко сообщается о землетрясениях и их последствиях в разных странах, КФ могут стать
повсеместно доступным решением сейсмозащиты. Особенно в такой защите нуждается малоэтажное
строительство для людей невысокого достатка, строящих свои дома из недостаточного прочного
материала. Но и многоэтажные жилые дома массового использования тоже претерпевают изменения в
связи необходимостью улучшать планировочные решения, которые могли бы не ослаблять его
сейсмостойкость, рис.1.
Приобретенный в отдельных городах России и Казахстана опыт в силу многих причин не используется пока в
достаточной мере. Это объясняется часто низким материальным и техническим уровнем производственной базы
строительства во многих сейсмоопасных регионах, особенно в сельской местности. Но они также, в какой-то
мере, тормозятся существующим порядком формального обоснования новых научно-технических достижений.
Поэтому они не редко длительное время остаются невостребованными. Корректировку в скорость реализации
таких научных достижений могут вносить лишь государственные субсидии, контролируемые правительством,
если представить для этого убедительное обоснование.
Используемый источник.
1. Т.Ж. Жунусов, академик МИК, д.т.н., Ю.Д. “Черепинский д.т.н., В.А. Лапин, к.т.н. Инструкция по проектированию
зданий с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6-98, Комите РК.
241

242.

Рис.1. В этом доме сейсмоизолирующие опоры располагаются в подвальном помещении, используемом для
автостоянок
К проблемам сейсмической защиты зданий
Действующий динамический метод оценки сейсмостойкости зданий в особом сочетании нагрузок
выполняется с учётом форм колебаний несущих конструкций, исходя из их упругого характера
деформирования и вероятности совмещения форм во время землетрясения. Одновременно допускаются
множество поправочных коэффициентов, в том числе, учитывающих вероятность сочетания этих форм и, в то
же время, коэффициентов, косвенно отражающих нелинейные процессы в результате накопления локальных
повреждений. Все эти коэффициенты не могут иметь точного подтверждения и принимаются на основании
инженерной интуиции или опыта и, по-видимому, будут всегда оставаться предметом споров и обсуждений
специалистов.
При использовании сейсмоизолирующих опор КФ коэффициенты, учитывающие нелинейные деформации,
в какой-то мере могли бы быть оправданы кинематикой самих опор. В расчётных моделях они заменяются
стойками с упруго-нелинейной характеристикой перемещений, полученной из статических испытаний
реальных зданий. Эффект снижения нагрузок затем оценивался расчётом зданий различной жёсткости в
сопоставлении с их аналогами на опорах КФ. При этом сейсмические воздействия задавались множеством
(около 1000) реальных и искусственных акселерограмм. Результаты такого сопоставительного расчёта
сведены в таблицу 2 *1+ и в нормативных расчётах используются для снижения коэффициента динамичности β
(Т).
Предложенная в [1] методика учёта сейсмоизоляции при проектировании зданий имела целью привязать её
к действующим СНиП. Она позволяла получать достаточно высокий эффект снижения сейсмических нагрузок
и с её использованием построено много зданий в различных сейсмоопасных районах России и Казахстана.
Однако, реальный эффект сейсмоизоляции имеет отличную от упругих систем физическую природу и
242

243.

нуждается в иной методике учёта. Среди известных решений этого типа КФ прошли наибольшую по объёму и
длительности апробацию в условиях больших динамических нагрузок, включая реальные землетрясения, что
позволяет на их основе делать обобщающие выводы по эффективности опор такого типа. Общим для них
является способность ограничивать интенсивность сейсмической нагрузки, передаваемой с основания на
здание, главным образом, величиной сил трения.
Если представить здание как жёсткий объект, стоящий на шарах, то сейсмическая нагрузка S(t ) на объект
при горизонтальных перемещениях основания не может превышать силы трения качения шаров,
представленные силовой характеристикой R(Δ) при смещении Δ. Величина этих сил постоянна и равна
R(Δ) = S(t) = (m1 + m2) / Н
(1)
.
где: m1, m2 – моменты от трения вверху и внизу шара при качении;
.
Н =2R − диаметр шара.
. По-видимому, это утверждение не требует доказательств.
Учитывая ограниченную величину смещений при землетрясениях, шары могут быть заменены своей нижней
половиной, но шарнирно связанной с объектом. В этом случае, Н = R, а m1 – момент в техническом шарнире,
обладающий некоторой способностью возвращать опору в исходное положение. Однако, при больших
смещениях объекта относительно основания возвращающая способность m1 оказывается недостаточной. В
этом случае возврат может достигаться за счёт геометрических параметров шарового сегмента, если принять
Н< R. В этом случае, согласно рис.1, добавляется момент в результате смещения точки опоры. Силовая
характеристика и, следовательно, сейсмическая нагрузка на объект, при этом, будут несколько возрастать по
мере смещения Δ. В *2+ эта зависимость представлена выражением:
R(Δ) = S(t) = Р∙[(R−H) / Н²∙Δ + (m1 + m2) / Н ]
где: Р –вертикальная нагрузка.
(2)
Рис.1. Кинематическая схема опоры КФ
Если боковые поверхности сегмента выполнять произвольного очертания, но симметричными
относительно вертикальной оси (например, в виде тумбы, или стойки с уширенной пятой), то получим опору,
названную когда-то КФ, рис.2.
243

244.

Рис.2. Кинематика КФ-тумбы (а) и КФ-стойки (б) при
смещении основания.
Из (2) следует вывод, что сейсмическая нагрузка на объект не зависит от ускорений на грунтовом
основании, а лишь от его смещений Δ. При этом, величина сейсмической нагрузки регулируется параметрами
R, Н, и в какой-то мере зависит от конструктивного исполнения технического шарнира и твёрдости материала
опоры. В случае идеальных параметров опоры сейсмическая нагрузка на объект не будет передаваться при
как угодно большом ускорении горизонтальных смещений основания.
Под идеальными параметрами здесь подразумевается:
−
равенство R = Н;
− идеальный шарнир, т.е. m1=0;
− общие размеры опоры, обеспечивающие прочность при ожидаемом перекатывании и высокая твёрдость
материала в местах контакта с опорной плитой, т.е. m2 = 0.
Идеализацию всех параметров, по-видимому, полезной считать нельзя, поскольку здание становится в какойто мере подвижным и может испытывать колебания даже при ветровой нагрузке.
Заметим, что зависимость (2) исходит из достаточно большой жёсткости объекта в сравнении с силовой
характеристикой R(Δ). Поэтому данная сейсмозащита рассчитана на здания жёсткого типа, с периодом
свободных колебаний не превышающим ≈0, 7 − 0,8 сек. К ним мы относим малоэтажные частные дома и
дома массовой застройки, до 9-12 этажей, не более.
Обратимся снова к силовой характеристике (2). Её первая часть отражает зависимость нагрузки от
геометрических параметров, то есть абсолютной величины R, Н и их соотношения H≤R. Изменяя эти параметры
в соответствии конструктивным решением здания, можно варьировать величиной сейсмической нагрузки в
широком диапазоне. Но уже без расчёта можно отметить большое влияние на снижение нагрузки оказывает
увеличение параметра Н. Следовательно, КФ стоечного типа, рассчитанные на этаж будут значительно
эффективней КФ-тумб, устанавливаемых на опорном основании. В последних эффект может достигаться
только сближением Н c R по величине.
В меньшей
степени эффект сейсмоизоляции достигается за счёт шарнирного соединения и твёрдости материала опоры,
представленной второй частью формулы. Наиболее простое исполнение технического шарнира
представляется в виде плоской стальной плитки, рис.3, обеспечивающей зазор между опорой и надопорной
244

245.

конструкцией в виде оголовника, а также соединительного стержня в центре из мягкой стали. При таком
решении шарнира следует ожидать смещение l вертикальной силы относительно центральной оси при
повороте, что приводит к увеличению момента m1. Поэтому выбор конструктивного исполнения шарнира
представляет одну из задач конструктора при выборе оптимального решения. С целью уменьшения l,
поверхность плитки, либо закладной детали может быть несколько закруглена, рис.3.
Рис.3. Шарнирное соединение (технический шарнир): 1-плитка,
обеспечивающая зазор для поворота КФ; 2-связующий анкер;
3- закладные детали.
.
.
Представляя сейсмическую силу, действующую на объект произведением массы ”m” на ускорение “a”,
после несложных преобразований (2), получим значения ускорений при соответствующих смещениях Δ:
a= g[(R−H)/H²∙Δ + (l + f)/H]
где l –смещение вертикальной силы в техническом шарнире;
f –коэффициент трения качения опоры по опорной плите.
(3)
В качестве примера, приводим результаты расчёта опоры при Н=2,5м и R =5м (стойка с уширенной пятой):
Δ =0,2м
Δ = 0,1м
Δ = 0,05м
Δ=0,03м
а = 1,3 м/сек²
а = 0,75м/cек²
а=0,25м/сек²
а = 0,13м/сек²
.
Согласно этим результатам, ускорения U, передаваемые на здания с основания, не могут превышать
значения “а”, при соответствующих смещениях Δ. Иными словами, какими бы большими ускорения U ни были
на отрезках смещений Δ, они не могут превысить значения ограниченные параметрами КФ.
Примечание: при сближении R с Н, например при принятых Н=2,5м и R =3м, ускорения “а” снижаются более, чем в два раза.
С учётом этого, здания могут рассчитываться на силы, равные произведению масс, сосредоточенные в
различных местах здания, на ускорения “а”, согласно (3). Эти ускорения, чаще всего, будут на порядок меньше
U, и наиболее простой расчётной моделью может быть консоль с поэтажными массами.
Приведенные результаты меняют представления об оценках сейсмостойкости сейсмоизолируемых зданий
на опорах любого конструктивного исполнения, где используется принцип скольжения, либо качения. Для
расчёта таких зданий требуется даже не расчётная сейсмичность застраиваемой площадки, а величина
планируемой интенсивности, которая регулируется параметрами самих опор.
При некоторой парадоксальности нашего вывода, метод, возможно, будет воспринят не всеми
специалистами в области проектирования сейсмостойких зданий. Однако, ещё большая парадоксальность
заложена и в нормативной оценке сейсмостойкости зданий при допущении их повреждений, при которых
245

246.

существенно изменяются динамические параметры и распределение усилий в несущих конструкциях. Ведь
главное, согласно нормативным правилам, избежать обрушения и связанные с ними гибель людей. Вряд ли
такие здания могут подпадать под определение сейсмостойких. В этом смысле, сейсмоизолируемые здания,
не допускающие повреждения, больше соответствуют такому определению. Тем не менее, приведенная
методика предлагается пока как дополнение к [1+, с целью более быстрого внедрения новой технологии в
строительстве сейсмостойких домов и её апробации в условиях реальных землетрясений.
Литература:
1.
Т.Ж. Жунусов академик МИК, д.т.н., Ю.Д. “Черепинский д.т.н., В.А. Лапин, к.т.н. Инструкция по проектированию зданий с использованием
сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6-98, Комитет по делам строительства РК.
2. Ю.Д. “Черепинский, д.т.н. Сейсмоизоляция жилых зданий. Казахстанская арх.-строительная академия. Ассоциация ”СЕЙСМОЗАЩИТА”, ISBN9965-57614-9, 160 стр.,2003.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Ниже представлены некоторые авторские соображения по выбору проектных параметров КФ, основной
материал по которым изложен в вышеприведенных статьях.
а, которые передаются на массы здания при наличии КФ.
Произведение масс мi в составе здания на ускорения а соответствуют сейсмическим силам: Si = Ʃмi×а.
Во второй статье приводится формула (3) для ускорений
Эти силы нужны лишь для сравнительной оценки с силами, полученными без КФ по СНиП и с КФ по Инструкции.
а
∆
R Нm m
Нетрудно заметить, зависит, главным образом, от
при принятых параметрах опоры: , ,
₁, ₂. Параметры
не связаны с ускорениями на грунтовом основании и позволяют регулировать максимально возможную сейсмическую
∆
∆
нагрузку при ограниченном смещении . Соответствие больших смещений
(30-40см) ускорениям высокой
бальности, маловероятны (они ведь не учитываются и при нормативных расчётах). Ускорениям при 9 и более баллов,
соответствуют смещениям не превышающих 2-3см, что подтверждалось при многих землетрясениях произошедших в
мире. Подтверждением тому могут быть испытания зданий мощными взрывами при возведении платины в Медео: при
ускорении 5 м/сек² (т.е. более 9 б) смещения на грунтовом основании составили только 9мм. Поэтому при
246
Н = 2,5÷3м и

247.

R = 5÷6м смещения в пределах 1-4см могут оказаться даже нечувствительными. Однако, и при больших ∆ (30-40см)
ускорения согласно (3) могут соответствовать 7 баллам. При этом уширенную часть нужно принимать, примерно, 110см.
R Н
Н
R
Однако, при сближении
с
(например, при тех же = 2,5÷3м принимать = 2, 7÷3,2м) сейсмическая нагрузка не
будет превышать 2-3 балла даже при смещении 30-40см. Фактически, такие опоры исключают горизонтальные
сейсмические воздействия.
Тем не менее, нормативный расчёт предлагается выполнять пока по Инструкции (т.е. в соответствии с действующими СНиП). В неё включены три
только пункта, отражающих новые подходы в оценках эффекта сейсмоизоляции, но они приводятся лишь для сравнения с нормативными. Это сделано
с целью, ускорить строительство домов с КФ-стойками с тем, чтобы как можно скорей подтвердить их высокую эффективность в условиях
землетрясений любой интенсивности.
∆
Что касается перерезывающей силы на КФ, то она появляется лишь при смещении
и зависит от поворота КФ, в
результате разложения вертикальной силы. Согласно прилагаемому рисунку, опора при незначительных поворотах
нагружена почти центрально. К этому, правда, следует добавить перерезывающие силы, от моментов
делённых на высоту опоры
m₁, m₂,
Н. Для сравнения, на рис.1, показана идентичная по кинематике опора Ку(рзанова),
КФ и опоры Ку(рзанова)
которая имеет лишь конструктивные отличия. Ку образуются из целого шара, а не из его половины, как КФ. И в случае
Н и ∆ наклон Ку удваивается, так как качение Ку происходит внизу и вверху. При этом радиус
опорной поверхности R у Ку в два раза меньше, что несколько влияет на площадь смятия в местах контакта с плитой. Но
одинаковых с ними
кинематический эффект сейсмоизоляции в обоих опорах идентичен. К конструктивным неудобствам Ку можно было бы
отнести смещения вверху, требующие такое же уширение, как внизу. Это и приводит к некоторому увеличению угла
поворота и вертикального подъёма при смещении. Наоборот, наличие фиксированного шарнирного соединения в КФ
позволяет упростить конструкцию и улучшать динамические характеристики. Например, для снижения
закладную деталь в надопорном элементе несколько закруглить ( рис.3).
m₁
достаточно
Н и эффект сейсмоизоляции достигается, главным образом, за счёт сближения R с
Н. Рекомендуемые параметры для многоэтажных домов: R= 1,5м, Н= 1,3м, а для малоэтажных, где нагрузки
значительно меньше: R= 0,7м, Н= 0,6м. Прочность КФ-тумб многократно проверялась на прессах и в составе реальных
КФ-тумбы имеют меньшую высоту
зданий. Для случаев значительных (хотя и маловероятных) перемещений (20-30см) рекомендуется усилят краевые
области армированием.
247

248.

Конструктивные решения использования КФ-стоек и КФ-тумб в зданиях различной этажности.
Наибольшего эффекта снижения сейсмической нагрузки на дома массового использования можно добиваться при
использовании КФ-стоек. Это достигается выбором геометрических параметров R, Н (при обязательном условии R>Н). В
большинстве случаев при минимальном их соотношении (R=1,2Н) сейсмическая нагрузка на здания не будет превышать
2-3 балла, независемо от бальности землетрясения (даже при 12 баллах). Стоечный вариант КФ рекомендуется в зданиях
с подвальным помещением. В этом случае они располагаются в уровне подвала, рис.1, либо в уровне первого этажа,
разгружая тем самым конструкции подвала тоже. Подвал при этом может выполняться в каркасном варианте с
минимальным количеством диафрагм жёсткос
Рис.1. Конструктивная схема подвального этажа здания : 1-КФ-стойка; 2- оголовник (можно и без него); 3- основная ограждающая стена,
если это подвальное помещение, или может быть остекление, если КФ на первом этаж; 4- ограждение КФ от боковой засыпки грунтом; 5-плотная
прослойка, исключающая залипание при смещении КФ (это связано с незначительным подъёмом); 6-балка перекрытия с монолитной плитой
перекрытия (при сборном варианте узел несколько корректируется); h-расстояние между КФ-стойками.
Стоечный вариант в различных по высоте зданиях может быть унифицирован за счёт одинаковой уширенной части с
примерными размерами 110×110см в плане (частично или полностью скрытой под полом). Различие может быть либо за
счёт её армирования, либо сечения самой стойки, в соответствии с расчётом. Ориентировочно, предполагаются сечения
стоек для зданий различной этажности:
- 50×50 или 55×55 при 9−12 этажах;
40×40 при 3−4 этажах;
- 20×20 при 1-2-этажах.
При отсутствии подвала в 1-2 – этажных домах конструктивное решение нулевого цикла упрощается, рис.2. В этом
случае используются КФ-тумбы с параметрами: R=70см, Н=60см, В=50см.
Для разщмещения КФ предусматриваются опорные плиты с колодцевым ограждением от грунта. Снаружи дома колодцы
сверху защищаются отмосткой. В таких домах, вместо подвального помещения, допускаются погреба под самим домом.
При таком решении кирпичные, блочные, либо дома из другого тяжёлого материала смогут нести большую
сейсмическую нагрузку. В Казахстане на такие фундаменты ставились даже дома со стенами из самана
(глиносоломенные блоки).
248

249.

Рис.2. Использование КФ-тумб в малоэтажном домостроении: Н=60см, R=70см, В=50см.
Известно, что жители многих сейсмоопасных регионов сами строят себе дома из материалов, который нельзя
рассматривать как достаточно прочные, даже при слабых землетрясених. Избежать последствия даже сильных
землетрясений в значительной мере позволит предлагаемый вариант с использованием КФ. Для справки не лишне
сообщить, что сейсмоизоляция как научное направление и родилось в Алма-Ате после Иссык-кульского землетрясения.
Тогда почти все саманные дома были разрушены и перед проектировщиками впервые встала задача защиты
малопрочных домов. Сейчас, по-видимому, не представляет сложности наладить поточное изготовление КФ в местах с
ожидаемыми землетрясениями, что позволит осуществлять массовое строительство во многих сейсмоопасных районах.
Примечание.
При отсутствии опалубки, она может быть изготовлена в условиях любого ЖБИ. Для этого плоской формой требуемой кривизны в твердеющем жидком
бетоне (залитом в короб с невысокими бортами) выкручивается сферическая поверхность. После её затвердения монтируется опалубка КФ-тумбы, или
опалубка уширенной части КФ-стойки (сама стойка мрожет быть монолитной, либо сборной). Лучше, однако, иметь стальные опалубки, которые
заказываются на любом механическом заводе.
Материал подготовил Ю.Черепинский
КРАТКИЕ ДОБАВЛЕНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ
1. История проблемы в авторском изложении.
По окончании ХИСИ (1958г) я был распределён в Казахский ПСП и оказался в составе расчетной группы, преобразованной через
несколько лет в отдел механизации инженерных расчётов (ОМИР). Он стал одним из первых в стране, где в расчётах зданий на
сейсмические воздействия использовался метод Корчинского, основателя динамической теории сейсмостойкости. Ему, по заданию
своего руководителя, мне пришлось писать несколько писем, связанных с вопросами по практическим расчётам. Невысокий
теоретический уровень молодого инженера раздражал, как тогда казалось, Корчинского, что послужило причиной моего поступления
на мехмат КазГУ. Наша программа, составленная несколькими годами позже на ЭВМ Минск -32 (Экспресс -32АС) была, по-видимому,
первой по сейсмическому расчёту и использовалась в других районах страны. Вся последующая работа (в должности главного
специалиста отдела) на многие годы оставалась связанной с расчётами и оценками сейсмостойкости зданий, но уже с использованием
известных программ, разработанных для ЭВМ более высокого уровня.
Но ещё в 1962 г по заданию главного конструктора института Безрукова, в институте стали составлять альбом конструктивных узлов
зданий повышающих их сейсмостойкость. Нашей расчётной группе было поручено рассмотреть варианты подвижных опорфундаментов, снижающих сейсмические воздействия на здания в целом. Известные теперь решения уже тогда были предметом
обсуждений и горячих споров, но все они не имели расчётного обоснования и не увязывались с принятой методикой расчёта. Для
этих целей требовались новые подходы в оценках сейсмостойкости, которые в то время никто не мог предложить. Под давлением
Безрукова мне пришлось возобновить брошенные к тому времени занятия на мехмате, а затем поступить (тоже со второго раза) в
249

250.

заочную аспирантуру ЦНИИСК. Моя работа была связана с опорами КФ (кинематическими фундаментами), которые и были названы
сейсмоизолирующими.
Защита диссертации в 1972г не имела практического выхода, и потому её результаты на продолжение работы не настраивали.
Расчёты в ОМИРе тоже становились во многом однообразными (Безркуов к тому времени переехал в Москву, где стал главным
конструктором Московского ПСП). Кое-кто из моих сотрудников (они же и товарищи по альпинизму) перешли в научную часть нашего
института, получившего к тому времени статус НИИпроекта (позже из него выделился КазНИИССА).
Начинались годы перестройки и, как у многих, появилось желание сменить строительную профессию на профессиональный
альпинизм. Но в 1973г с группой товарищей- альпинистов мы уехали на заработки в Петропавловск-Камчатский, где строили
теплотрассу на ул. Северная. В то время Гипрорыбпром осваивал мою прежнюю программу и Дроздюк (гл.конструктор и бывший
товарищ) сообщил своим сослуживцам о присутствии в П-К её автора. После нескольких встреч директор института предложил
переехать в П-К с обещанием проектировать и строить дом на КФ. Тогда этот план сорвался лишь из-за болезни младшего сына, но
дом на КФ в П-К был построен одним из первых.
На Камчатке у меня пропал паспорт, поэтому по приезде через 3,5 месяца в А-Ату пришлось возвращаться в ОМИР, на прежнюю
работу. Однако, во время работы мысли о КФ приходили всё чаще, заставляя прорисовывать их отдельные узлы. Однажды директор
вызвал к себе и сказал, примерно, так: ”Дошли слухи, что ты своими ваньками-встаньками продолжаешь баловаться. Лаборатория
освободилась в Науке. Пойдёшь завом?” И после недолгих размышлений я согласился, несмотря на далеко недружественные
отношения между научной и проектной частями института. На выборах, однако, кандидатуру неопытного зава ”прокатили”. Директор,
основной член Совета, находился в командировке, повлиять на результаты не мог. По приезде ему пришлось создавать новую
лабораторию, названную по моему предложению - ”Кинематических систем сейсмозащиты”, но без сотрудников и тематического
плана. При таком варианте бросать прежнюю работу было рискованно.
По стечению обстоятельств в институт пришёл “странный” человек и сказал, что сейсмоизоляция ему “очень нужна”. Человек этот
представлял Средмаш, а защита домов требовалась в зоне проводимых взрывов. Для неожиданно большого заказа дирекции
пришлось лабораторию укомплектовывать в срочном порядке. Так родилась в СССР первая и единственная лаборатория,
ориентированная на проблему сейсмоизоляции зданий. На исходе был 1973 год, и это было началом многолетней работа, ставшая
основным делом многих сотрудников высокой квалификации в области теории, эксперимента и практического расчёта. Из
значительного числа предлагаемых в то время конструктивных решений предпочтение всё же со временем было отдано фундаментам
КФ, которые прошли наиболее длительную экспериментально-теоретическую проверку, в том числе проверку в составе построенных
зданий при землетрясениях. Значительную роль в таком строительстве сыграли конструкторы, проектирующие здания во многих
городах и сёлах большой страны: Петропавловск- Камчатский, Южно-Курильск, Южно-Сахалинск, города БАМа (Тында, Таксимо,
Северобайкальск), Усолье Сибирское, Шелихово, Иркутск, Алма-Ата, Чемкент, Ташкент и некоторые др. ).
С началом перестроечных процессов в СССР, работы эти практически остановились по разным причинам, несмотря на большой
накопленный опыт. Теперь уже появляется возможность не только снижать сейсмические нагрузки, но и регулировать их величину
выбором геометрических параметров и конструктивных узлов.
2.Качественное отличие упругой сейсмозащиты от кинематической.
Как уже отмечалось во многих печатных работах, упругие стойки в нижних этажах зданий играют положительную роль, снижая
величину сейсмических нагрузок на здание. Это утверждение не требует доказательств, поскольку оно исходит из опыта строительства
и подтверждается действующими СНиП. Проблема лишь в обеспечении прочности самих стоек по мере уменьшения их жёсткости за
счёт поперечного сечения. Использование РМО позволяет не снижать сечение стоек (даже увеличивать её), а снижать жёсткость за счёт
резинометаллической вставки в верхней части. Экспериментально полученная диаграмма горизонтальных перемещений такой стойки
позволяет выполнять расчёт здания в полном соответствии с действующими СНиП. В этом случае нормативная сейсмическая нагрузка
всегда будет минимальной за счёт большого собственного периода колебаний здания и повышенной прочности стойки даже при
значительных смещениях основания.
Не затрагивая количественного эффекта снижения нормативной нагрузки с помощью РМО, отметим её качественное отличие от
кинематической сейсмозащиты, которая когда-то нами была названа сейсмоизоляцией. О причинах выбора такого термина прежде,
по понятным причинам, говорить было нельзя. В своё время Поляков по этому поводу делал строгое замечание.
Если представить в идеальном случае здание, стоящее на плоском гладком основании, или опёртое на него посредством шаров, то
при горизонтальных смещениях основания силы, передаваемые на здание, не могут превысить силы трения (скольжения или
качения). Эти силы не зависят от величины ускорений и смещений в основании. Тем самым, величиной сил трения здание изолируется
от колебаний основания с как угодно большим ускорением.
250

251.

Однако, идеализацию сейсмоизоляции нельзя считать разумной в реальных зданиях, что связано не только с техническими
характеристиками строительных материалов, но и конструктивными решениями кинематических опор в составе зданий. Как правило,
кинематические опоры желательно наделять способностью возврата в исходное положение, что в какой-то мере влияет на их
сейсмоизолтрующие свойства. Соображение по этому поводу изложены в представленном комплекте статей.
В КазНИИССА проводились (на протяжении более 30 лет) испытания различных решений, как на специальных
крупноразмерных установках, так и на натурных зданиях. Дома на скользящей плоской основе институтом испытывались
в Бешкеке и на Камчатке (оно названо теперь решением Килимника, хотя прежде такие предложения исходили от других
авторов) эффект оправдал ожидания, но высказывались опасения относительно накоплений остаточных смещений во
времени. Более разумные скользящие опоры, но с дополнительным элементом на закруглённой поверхности
использовались в 9-этажном доме в Алма-Ате. С помощью домкратов дом смещался на 3-4 сантиметра и возвращался
сам в положение равновесия. Этому решению мы дали положительную оценку.
Опоры КФ(КазНИИССА) проходили наиболее длительные проверки в составе реальных зданий, но до сих пор
оптимизация параметров, в зависимости от конструктивного решения здания и интенсивности сейсмического
воздействия не делалась. То же самое нужно отнести к кинематическим опорам всех других видов.
3. Относительно нормативных материалов по кинематической сейсмоизоляции.
Это наиболее трудная проблема, с которой приходится сталкиваться после проведенных положительных экспериментов на натурных
зданиях. Они связаны с необходимостью увязывать методику расчёта с действующими СНиП . Поэтому в расчётной модели здания на
КФ(КазНИИССА) представляются стойкой с упруго-нелинейной характеристикой. Последняя принимается в соответствии с натурными
испытаниями экспериментальных домов. Пониженная жёсткость позволяла получить достаточно хороший эффект снижения
сейсмических нагрузок, не нарушая положений действующих СНиП. Эта методика, изложенная в Инструкции РК, дополняла
действующие СНиП и позволяла использовать КФ в массовом экспериментальном строительстве (о сложности изменений, вносимых в
СНиП, говорить не приходится). Сейчас предлагается корректировка Инструкции РК с дополнительной оценкой эффекта
сейсмоизоляции (три пункта), исходя из её реального эффекта. Это делается лишь для сопоставления с нормативным эффектом с тем,
чтобы не тормозить экспериментальное строительство. Окончательное решение можно принять позже, с учётом накапливаемого
опыта строительства и проверки работоспособности сейсмоизоляции в условиях землетрясений. По-видимому, повторять многолетние
исследования без учёта прежних результатов нельзя считать разумными. К тому же, они в современных условиях становятся
недоступными. Но корректировка Инструкции для условий России, возможно, потребуется.
4. О виброиспытаниях.
Использование мощного вибратора для оценки сейсмостойкости натурных зданий рассматривать как убедительное средство
подтверждения его сейсмостойкости нельзя. В случае традиционных жёстких фундаментов они приводят к повреждениям (чаще всего
визуально не отмечаемым) и снижению несущей способности конструкций. Поэтому практику проверки сейсмостойкости вновь
возведённых зданий следует прекратить.
Допускаются испытания лишь сейсмоизолтруемых зданий, демонстрирующих работоспособность самих кинематических опор. Эти
испытания свидетельствуют о сейсмической нагрузке, которая соответствует достигаемым смещениям в резонансном состоянии. Это
значит, что при таком же смещении основания с как угодно большим ускорением во время землетрясения, нагрузки на здание не
превысит нагрузку, полученную при испытании. Прямой эффект сейсмоизоляции можно демонстрировать только на моделях, с
использованием виброплатформ.
Заключение
Многолетняя работа над проблемой сейсмоизоляции с использованием кинематических фундаментов КФ её авторами
фактически завершена. В ней принимали участие специалисты в области исследований, проектирования и строительства.
Построенные здания во многих сейсмоопасных районах б. СССР, не раз подтверждали положительную роль КФ во время
землетрясений и, одновременно, выявляли допускаемые ошибки в проектировании. Сейчас с уверенностью можно
сказать, что ни одно из отечественных решений не проходили столь длительные исследования и апробацию в составе
зданий. Многие выводы по результатам такой апробации теперь можно переносить на другие, более поздние решения
сейсмоизоляции кинематического типа.
Однако, все работы по совершенствованию конструктивных форм КФ, повышающих эффект сейсмоизоляции,
остановились с началом перестроечных процессов в России. С некоторых пор стало непонятным, кто определяет
техническую политику в области сейсмостойкого строительства. Прежние привычные для советских людей институты
распались, или утратили свои руководящие функции. Новые институты, которые обладали бы высоким
профессиональным уровнем, не созданы.
251

252.

Проблема сейсмостойкого строительства, тем не менее, по-прежнему остаётся актуальной для жителей всех регионов,
подверженных землетрясениям, и сейсмоизоляция при массовом строительстве домов там доложена быть
обязательной. Для этого требуется авторская разработка временных технических правил в виде Инструкций по каждому
конкретному решению. Инструкции следует утверждать затем не в столичных городах, а Постановлениями Главных
Управлений в соответствующих регионах, больше всего заинтересованных в сейсмозащите. Проектирующие
организации, согласно Постановлению, должны будут не только соблюдать пункты Инструкции, но и, в течение
определённого срока, привлекать для контроля организации и специалистов высокого уровня, обладающих научнотехническими знаниями по конкретному решению сейсмоизоляции (включая прямые контакты с его авторами).
Из известных решений кинематических опор с достаточно высоким эффектом сейсмоизоляции можно назвать всего
лишь два-три, с перспективой их качественного улучшения. К этому типу опор мы не относим так называемые РМО,
снижающие сейсмические нагрузки не за счёт кинематики, а за счёт малой упругости. Кроме того, РМО не являются
отечественным решением и, во многом, зависят пока от иностранных поставщиков.
В соответствии с изложенным материалом, читатель может усмотреть (и не ошибётся) призыв к быстрейшему
повсеместному использованию КФ, как наиболее простому и проверенному решению сейсмоизоляции. Не исключается
появление, со временем, более простого и надёжного решения, но для этого нужно набирать опыт такого
проектирования и строительства.
Автор желает удачи последователям.
1. Черепинский Юрий Давыдович (Електрон. адрес в настоящее время: [email protected] Канада, тел . 604 433 33 54.)
2. После окончания Харьковского инженерно-строительного института (Украина) в 1958 году направлен в Государственный проектный институт
Казпромстройпроект (г.Алма-Ата), ставший позже КазпромстройНИИпроект ом, из него выделился затем КазНИИССА (научно-исследовательский институт
сейсмостойкого строительства и архитектуры). Работал в должности инженера, старшего инженера, рук. группы в строительном. отделе, главного
специалиста отдела механизации инженерных расчётов. Закончил заочно 4 курса механико-математического факультета Казахского Государственного
Университета, а также заочную аспирантуру при ЦНИИСК им. Кучеренко (г. Москва). С 1975 года работал в КазНИИССА в должности зав. лаборатории
кинематических систем сейсмозащиты (сейсмоизоляции).
Имеет степень
доктора технических наук России и Казахстана.
3. Область научных интересов связана, главным образом, с сейсмоизоляцией зданий и сооружений при использовании кинематических фундаментов
(первое авторское решение предложено им в 1965 году).
4. Основные
результаты включают:
расчетно-теоретическую оценку эффективности КФ в зданиях различного конструктивного исполнения;
-экспериментальные исследования динамической (сейсмической) реакции зданий, в том числе испытания около 20 натурных зданий на КФ;
-проектные разработки и анализ поведения зданий на КФ в условиях реальных землетрясений;
-разработку нормативных материалов по проектированию.
5. В список работ входит 2 монографии и около 40 статей (все по проблеме сейсмоизоляции), а также:
- три авторских свидетельства и два патента по той же проблеме.
участие в проектировании и оценка сейсмостойкости более 100 зданий, построенных с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ в России,
Казахстане, Узбекистане.
Инструкция по проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6 98 (Казахстан).
Уважаемый Александр Иванович Относительно вашей озабоченности по поводу резонанса в связи с замечаниями академика из
Казхахстана. Советую ему переправить мой последний комплект статей. Из него следует, что вероятность резонанса сводится на “нет”
при сближении R с Н. Периоды колебаний становятся слишком большими, при которых резонансы исключаются. Если быть точным, то
мы имеем дело не с упругой системой, а кинематической с повышенным затуханием (за счёт внешнего трения). К тому же размеры
опоры выбираются всё же из расчёта допущения больших смещений. Ожидается, что здание будет малоподвижным, а под ним будут
смещаться опоры в разные стороны. В фильме Семёнова (Сочи) вы могли заметить это. А предполагаемые повышенные (резонансные)
смещения можно сместить с помощью R, Н в область невероятных периодов. Замечу, что резонансы для всех зданий являются редким
случаем, но нормативные расчёты, тем не менее, выполняются с их учётом.
Реальные землетрясения с большими ускорениями соответствуют, как правило, малым смещениям. Но вступать с кем-то в полемику
не хочется, и мы допускаем большие перемещения в расчётах тоже (хотя практически они исключаются). Мы не затрагиваем и вопрос
повышенного затухания. Главная задача – это скорейшее внедрение кинематических опор, поскольку они решают проблему
сейсмостойкого жилья. Реальную работу кинематики приходилось долго скрывать, так как она не увязывается со СНиП и могла быть
сразу задавлена докторами и академиками. В Инструкции поэтому она представлена нелинейно упругими стойками (прочитайте ещё
раз весь комплект). Мне, чтобы иметь вес в научной среде, и требовалось защищать диссертации. Сейчас нужны энергичные
специалисты, внедряющие эти решения при строительстве новых домов. Что касается подведения кинемактики под существующие
здания, то в этих вопросах я несведущ и опасаюсь за их надёжность. Другое дело строить дома с меньшим расходом материалов, при
этом повышая их этажность. Здесь я бы мог привязать специалистов по расчётам и проектированию из Казахстана (для Чечни это
длелалось). Но в любом случае, нужен энергичный бизнесмен.
252

253.

О шарнире.
Я против свинцовых прокладок. Как я понимаю, это для повышения затухания. Но деформация прокладки не желательна на любую
величину. Она приводит и к удорожанию (ведь задача перед нами − массовое использование). Прочность шарнира, как и самих КФ
отрабатывались нами на 500-тонном прессе и в составе сотен построенных зданий (до 10 этажей включительно). В Чечне у нас
родилась поправка к шарниру (см. рисунок). Она легко исполняется и не связана с удорожанием, что мне нравится. Шарнир на рисунке
принят между опорой и оголовником, на который опираются балки. Армирование опоры осуществляется плоскими сеткам. В
конструктивном исполнении, правда, возможны варианты. При необходимости я буду в них участвовать, но последнее слово за
профессиональным конструктором.
Пишите. На технические вопросы готов отвечать, исходя из многолетнего опыта проделанных прежде работ многими сотрудниками, с
кем приходилось мне сотрудничать много лет. На академиков и докторов ссылаться не нужно. Для меня уже нет среди них
авторитетов, есть только среди тех людей, с кем мы работали прежде. Вам для диссертаций теория потребуется (её никто особенно
”копать” не будет), но в практике от неё приходится отступать, т.к. чаще всего она не работает.
С уважением, Ю.Д.Ч. Добры день Александр Иванович! Надеюсь, вы прочитали мой комплект статей,
высланных прежде. Возможно, Вы его не прочитали до конца. Это последний материал, который
хотелось оставить последователям. Боюсь, что не смогу им активно помогать. Но и
отказываться тоже трудно, так как с нас и начиналось это направление. О Вашей работе и
фирме представление не сложилось, тем более, еѐ возможностях. Имеете ли Вы связь с М.А.
Клячко? Это он меня нашѐл здесь и привлѐк снова к делам. Пришлось выполнить некоторую
работу для Чечни и написать Сборничек и этот комплект.
Вам желаю успехов и не отступать от цели. С уважением Ю.Д.Ч.Ответ прилагаю. Yuriy
Cherepinskiy [[email protected]]
Добры день Александр Иванович Надеюсь вы прочитали мой комплект статей высланных прежде
Возможно Вы его не прочитали до конца Это последний материал, который хотелось оставить
последователям. Боюсь, что не смогу им активно помогать. Но и отказываться тоже трудно,
так как с нас и начиналось это направление. О Вашей работе и фирме представление не
сложилось, тем более, еѐ возможностях. Имеете ли Вы связь с М.А. Клячко? Это он меня нашѐл
здесь и привлѐк снова к делам. Пришлось выполнить некоторую работу для Чечни и написать
Сборничек и этот комплект. Вам желаю успехов и не отступать от цели. С уважением Ю.Д.Ч.
Ответ прилагаю. Yuriy Cherepinskiy [[email protected]]
Друзья мои Ваше письмо обнадёживает что наша работа проделанная в прошлом будет иметь продолжение
Моё пожелание не останавливаться даже при не очень удачном начале. Успехов Вам. P.S. Не знаю, какая связь
изложенного материала с М.А.Клячко, который положительно отнёсся КФ и поддержал это направление. Ему я
послал последний вариант комплекта статей. Если вы не одна и та же организация, на всякий случай посылаю его
и в ваш адрес. В конце его имеются сведения о сейсмоизоляции в авторском изложении.
РДС РК 2.03-06-2002 Пособие по проектированию
фундаментов с сейсмоизолирующей прокладкой
https://dwg.ru/dnl/10480
Добавлено: 20 Янв 2012
0 оценок
253
Казбек

254.

Скачать
0.58 МБ
Просмотр
Комментарии (11)
может кому будет интересно.
Кинематические фундаменты (КФ) конструкции КазНИИССА снижают нагрузки, воздействующие
на здание при колебаниях грунта основания. Сейсмозащита с использованием кинематических
фундаментов является экономически эффективной за счет уменьшения общих капитальных
затрат на строительство сейсмостойких зданий и снижения затрат на
восстановление при сейсмических повреждениях. 12стр.
Просмотр
Комментарии
Порядок: от новых к старым
Комментарии 1-11 из 11
Atlant
, 23 января 2012 в 17:56
#11
Да не в курсе я. Я о КФ вспомнил только благодаря этой раздаче. У нас над КФ работал
Ю.Черепинский. Он на тот момент был практически единственным, кто верил и боролся за эту
идею. У остальных уже было много скепсиса. Ну, это мое личное впечатление. По сути этот КФ
целиком его разработка. Он на нем защищался, насколько я знаю. Про перевод на казахский я
тоже не в курсе.
Сейсмоизоляция, по моему мнению, путь который надо развивать, другие методы уже
достаточно изучены и в меру исчерпаны. У нас в Алмате стоит Вознесенский собор с
сейсмоизоляцией, 1904 года. Пережил разрушительное землетрясение. Только крест погнулся.
цитировать
Samson8888
, 23 января 2012 в 12:06
#10
Пардон. Мой вопрос Samson8888 22-01-2012 22:18
цитировать
254

255.

Samson8888
, 23 января 2012 в 11:57
#9
Atlant 22-01-2012 23:32
Смею не согласиться.
Это техническое решение КФ было предложено в 1966г. Его описание приведено в Авторском
свидетельстве СССР
№316817,кл. E 02D 27/34.
Антисейсмическое устройство для зданий, сооружений, включающее подвижно соединенный с
колонной подколонник, опертый на опорную плиту, причем опорная поверхность подколонника
выполнена сферической и установлена в сферической выемке, образованой в обращенной к
подколоннику верхней части опорной плиты.
Устройство, выдаваемое за разработку КазНИИССА, отличается от первоисточника значением
угла наклона поверхности выемки в опорной плите = 0 (частный случай). В списке
использованой литературы этот источник не указан.
Прошу ответить на мой вопрос от 22-01-2012 14:20
цитировать
viking1963
, 23 января 2012 в 09:55
https://dwg.ru/dnl/10480
К истории КФ(письмо адресованное читателю из Питера
по его просьбе ).
Идею сейсмоизоляции подсказал (1959u) гл.конструктор КазПРОМСТРОЙПРОЕКТ (КазПСП) Безруков Василий Михайлович. Молодой специалист Ю.Ч.
был распределён в КазПСП по окончании ХИСИ, 1958г. В.М. создал группу по расчётам конструкций (сначала в ней было двое, потом трое, а через
пять лет 7 и образован Отдел Механизации Инженерных Расчётов – ОМИР). В Союзе их было два (А-Ата и Харьков, но сейсмика была только в А-Ате).
По почте была установлена связь с автором динамического метода Корчинским, которого матем. уровень Ю.Ч. несколько раздражал и это заставило
Ю.Ч. учиться на мехмате КазГУ. Как основной расчетчик он стал глав. спец. ОМИР. Но идея сейсмоизоляции молодых инженеров уже тяготила, а Ю.Ч.
больше стремился оставить работу и полностью перейти в альпинизм. Но из уважения к В.М. этого не произошло, и новое направление стало
постепенно развиваться. Практически оно оставалось только в КазПСП. Со временем, но уже в КазНИИССА, который располагался в этом же здании,
была создана целевая лаборатория во главе Ю.Ч. Эта целевая лаборатория оставалась единственной в СССР.
Смысл сейсмоизоляции часто воспринимают как снижение сейсмических сил, достигаемое за счёт упругих
стоек нижнего этажа. Однако, принцип сейсмоизоляции состоит в замене сил упругих стоек силами трения
подвижных опор (о чём прежде умалчивалось). Эти силы многократно меньше и они не зависят от величины
сейсмических ускорений. Поэтому такой эффект был назван сейсмоизоляцией, и КФ в начале 60-х годов
начали использовать при строительстве сейсмостойких домов. Для соблюдения СНиП опоры КФ при
проектировании могли быть представлены лишь упругими стойками с условной жёсткостью, полученной при
смещении домов на КФ. Тем самым расчётный эффект сейсмоизоляции всегда значительно занижался.
Ожидаемый эффект при замене упругих сил условных стоек силами трения подвижных опор возрастает,
поскольку он зависит не от ускорений на основании, а от сил трения качения. Новый метод во многом не
совпадает с методикой СНиП и привязывается к ним во многом условно. Об этом автору пришлось сказать
лишь спустя много лет, уже из Канады и подготовить прилагаемый сборник “Сейсмоизоляция зданий”.
Теория колебаний упругих систем, используемая в методике СНиП, при многообразии сейсмических
воздействий по интенсивности, частотному составу и длительности, а также непредсказуемых по месту и
времени повреждений конструкций не может давать верных оценок сейсмостойкости. Сейсмостойкость без
повреждений обеспечивается лишь при слабых землетрясениях, но они точных оценок тоже не имеют.
Специалисты в области теории и расчёта сейсмостойкости зданий фактически не затрагивают связанные с этим
проблемы. Работы по уточнению принятой методики, связаны чаще с личным имиджем их авторов. КФ
пришлось тоже вписывать в общую теорию по СНиП ради диссертации, а изолирующий эффект за счёт
255

256.

подвижности опор приходилось даже скрывать. Пояснения приведены лишь недавно в Сборнике “С.с” (уже
из-за кордона). Айзенберг Я.М., как главный прежде защитник КФ, после отъезда Ю.Ч. их уже не
поддерживает (“УВЫ”). Но последствия землетрясений, особенно сильных, всегда трагичны. Поэтому
решение проблем, связанных с сейсмостойкостью всегда остаются актуальными.
Большинство учёных часто ограничиваются защитой диссертаций, необходимых для повышения служебного положения, или преподавательской
работы. Автор этим не был озабочен, но обстоятельства заставили тоже пройти длинный путь (ОМИР, мехмат и диссертации, а также коллективная
работа сотрудников, где многое рождалось в спорах), чтобы получить практический результат, востребованный в сейсмоопасных регионах.
КФ российское решение, наиболее отработанное и повсеместно доступное. Оно условно привязано к СНиП,
но со значительным снижением расчётного эффекта сейсмоизоляции (см. пункт 4 Инструкции). Кроме того,
КФ простое и повсеместно доступное решение, которое по объёму исследований (включая испытания многих
домов в России, Казахстане, Узбекистане, Киргизии) превосходит все другие решения. Они также
неоднократно проверялись в условиях землетрясений и подтверждали своё назначение. На эти здания были
получены положительные заключения ЦНИИСК. Однако, происходящие в стране перемены практически
исключили использование наиболее отработанного и крайне необходимого метода. Полагаю, вопросы
связанные с использованием КФ могут и должны решать руководители сейсмоопасных регионов на местах, а
не в Москве.
Обращение автора к В.В.Путину уже много лет назад (прилагается в Сборнике) тоже осталось без ответа.
ОБРАЩЕНИЕ к специалистам, проектирующим сейсмостойкие дома
Настоящее обращение связано с острой необходимостью проектировать и строить дома на территориях
подверженных землетрясением с использованием подвижных, иначе кинематических фундаментов – КФ
КазНИИССА. В этом случае при горизонтальных сейсмических ускорениях в основании силы инерции,
удерживающие здание в состоянии покоя, значительно превышают силы трения подвижных КФ. В
практических расчётах такие силы, названные сейсмическими, приложены к зданию при неподвижном
основании, а их незначительная общая величина, равная трению качения КФ, рассматривается как эффект
сейсмоизоляции. Такая сейсмозащита исследовалась на протяжении многих лет, включая испытания в
составе построенных домов, и её эффект подтверждался несколько раз при землетрясениях.
Нормативная оценка сейсмостойкости зданий при расчётном , т.е. максимальном землетрясении, точной
быть не может. Её невозможно увязать с накоплением повреждений и локальных разрушений как
процесса во времени. Эти повреждения остаются непредсказуемыми по ожидаемому объёму во времени, как
и связанное с ними снижение расчётной сейсмической нагрузки. Такие процессы учитываются пока лишь за
счёт условных коэффициентов, снижающих начальную жёсткость здания. Поэтому нормативный расчёт
следует рассматривать как формальный, ориентированный на одно прогнозируемое землетрясение. Но
повреждения имеют место и накапливаются при землетрясениях меньших по интенсивности расчётных, но
более частых. Их влиянию на снижение сейсмостойкости остаётся неизвестным. Поэтому нормативный метод
расчёта точным быть не может и рассматривается лишь как некоторое усиление здания, исключающее
повреждения при незначительных сейсмических толчках.
Дома на КФ, в отличие от домов на жёстких фундаментах, как выше отмечалось, исключают влияние
сейсмических ускорений в основании, заменяя их силами трения подвижных опор. Эти силы регулируются
выбором их геометрических параметров. При большой массе здания силы инерции, удерживающие здания
значительно превосходят силы трения КФ при смещении. Поэтому при землетрясении колеблется не здание
256

257.

относительно грунта, а больше грунт колеблется относительно инертного здания, что демонстрируется на
модели: http://www.youtube.com/watch?v=FHf2zVng1SQ (автор С.Семёнов, Сочи - нажмите Ctrl при наведённом курсоре).
Обязательное соблюдение СНиП, заставляет пока использовать эффект сейсмоизоляции лишь частично, за
счёт условной жёсткости КФ. В расчётах такая жёсткость представлена диаграммами перемещений -- дп,
получаемых при смещениях многих домов на КФ. Поэтому в рабочей Инструкции эффект КФ мог учитываться
только за счёт пониженной величины ДП. Однако, из-за отсутствия упругой связи со зданием ожидаемый
эффект КФ значительно превышает расчётный (в зависимости от соотношения R, Н) и пока рассматривается
как резерв сейсмостойкости. Методика расчёта согласно Инструкции КазНИИССА, могла быть составлена
только в соответствии с методикой действующих СНиП.
Ожидаемая нагрузка многократно меньше расчётной по Инструкции. Для ориентировочных оценок в Инструкции, п.4, приводится формула
зависимости ускорений от принятых параметров КФ. Силы инерции, передаваемые на этажные массы, и будут ожидаемой нагрузкой. Они
рассматриваются как резерв сейсмостойкости. Материалы, с обоснованием метода приводятся в сборнике “Сейсмоизоляция зданий”.
Остаётся выяснить, почему до сих пор КФ не находят широкого применения? Парадоксально, но факт – этому
препятствует методика СНиП, ориентированная на расчёт упругих конструктивных систем и условным
влиянием на их реакцию повреждений. Объём этих повреждений, как выше отмечено, оценкам не поддаётся
при многообразии сейсмических воздействий по интенсивности и длительности действия. В отличие от них
подвижные опоры, типа КФ, исключают влияние горизонтальных сейсмических ускорений, заменяя их,
главным образом, силами трения качения, при которых повреждения исключаются.
Ниже приводится небольшой видеоматериал, подтверждающий длительность работы над проблемой сейсмоизоляции в КазНИИССА, Алма-Ата. Дома
на КФ прежде строились и испытывались во многих городах СССР, включая Узбекистан, , Киргизию, Камчатку, Сахалин, Ю. Курильск, Новокузнецк и др.
Этому фильму, более 40 лет. В нём демонстрируется одно из первых испытаний в Алма-Ате и говорит помощник президента Назарбаева.
Демонстрируются КФ-тумбы, причём, с не очень удачными параметрами. Более предпочтительными теперь КФ-стойки. Их демонстрация показана
выше на модели. https://drive.google.com/file/d/0B6LaRHKDouY4QVR4NE9zeUVhQUk/edit?usp=sharing
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
Введение
Землетрясения, как и многие другие явления природы, не поддаются человеческому влиянию, и их разрушительное
действие рассматривается как стихийное бедствие. Для защиты от таких землетрясений, в соответствии с нормативными
расчётами, используются более прочные конструкции, повышающие стоимость строительства. Не секрет, однако, что
многообразие сейсмических колебаний по величине и длительности действия, точно учесть невозможно. Поэтому любая
методика расчёта в той или иной мере всегда будет оставаться условной. Более того, землетрясения высокого балла,
которые принято считать разрушительными, относятся к редким природным явлениям, и строительство сверхпрочных
зданий, способных их выдерживать без повреждений, считается невыгодным. Почти все здания после разрушительных
землетрясений должны подлежать сносу.
Уменьшение влияния сейсмических колебаний на здание когда-то достигалось за счёт упругих ж.-б. стоек на первом
этаже, так называемого “гибкого этажа”. Гибкий этаж, как средство защиты проявляет себя только при землетрясениях, в
которых преобладают гармоники с малой амплитудой, хотя и с большим ускорением. Но в случае большой амплитуды,
или в резонансном режиме, даже при небольших ускорениях, происходит разрушение самих стоек.
Использование РМО значительно повышает несущую способность стоек, что позволяет их рассматривать как
эффективное средство снижения сейсмических нагрузок. В этом смысле РМО могут быть условно отнесены к типу
сейсмоизолирующих.
Однако, под словом сейсмоизоляция с самого начала (ещё в 60-десятых годах) подразумевались силы отличные от
упругих сил стоек при деформации. Этими силами становились силы трения подвижных, иначе кинематических опор,
257

258.

названных для краткости КФ. Тем самым, нагрузки, превышающие эти силы при любых сейсмических ускорениях в
основании по интенсивности и длительности практически, изолируются.
Первая и единственная в СССР лаборатория в КазНИИССА (г. Алма-Ата), поэтому и называлась ”Кинематических
систем сейсмозащиты зданий и сооружений”, а наиболее предпочтительным решением стали опоры-фундаменты
КФКазЕИИССА. Но уже в то время было понятно, что оценки эффекта нового решения, как и сам термин сейсмоизоляция,
не увязывались с нормативными методами расчёта и нуждались в корректировке согласно действующим СНиП. Для этого
кинематические опоры в расчётах заменялись условно упругими стойками c нелинейно-упругой характеристикой,
полученной из испытаний натурных зданий. Такой метод позволял учитывать эффект сейсмоизоляции получать за счёт
пониженной жёсткости условных стоек, что в СНиП учитывалось за счёт коэффициента β (см. сейсмические СНиП), что
отражено в разработанной Инструкции. Оценка же реального эффекта сейсмоизоляции, который значительно выше
нормативного по Инструкции, впервые изложен в комплекте прилагаемых статей. Длительные исследования и
строительство домов на КФ различной этажности позволяет теперь (с учётом прежде допускаемых ошибок)
рекомендовать высокоэффективное решение сейсмозащиты, причём, регулируя её величину по усмотрения
проектировщиков.
В настоящее время имеются другие предложения кинематических опор, несколько отличные от КФ по
конструктивному исполнению. Но все они объединяются одним свойством – изолировать сейсмическую нагрузку силами
трения качения, либо скольжения, и каждое из них может быть эффективным средством сейсмозащиты при
разрушительных землетрясениях. Более того, все решения этого типа выполняются из традиционного строительного
материала и могут осваиваться во всех сейсмоопасных регионах, что позволяет их рассматривать как массовое средство
сейсмозащиты. В этом отношении РМО, изготавливаемые в других странах, оказываются слишком дорогими, но будут
ещё дороже, если начинать строить специализированные линии в России.
За последние несколько лет в мире произошли разрушительные землетрясения, которые всегда остаются
тревожным предупреждением для людей, проживающих в сейсмоопасных регионах страны. Поэтому главам таких
регионов, по-видимому, приходится проявлять интерес к эффективным средствам сейсмозащиты. Сейсмоизолирующие
опоры-фундаменты и являются таким средством.
Идея сейсмоизоляции рождена много веков тому назад, но как практическое направление в строительстве
сформировалась только за последние 30-40 лет. Но уже сейчас многие специалисты в этой области говорят:
в сейсмоопасных районах строительство жилья без использования сейсмоизоляции недопустимо.
Ряд технических решений, которые с уверенностью теперь можно назвать эффективной и даже спасительной защитой
от разрушительных землетрясений, вполне могут быть рекомендованы для выбора заказчиков. К ним относятся: КФ
(КазНИИССА), РМО, опоры Курзанова (со сферическими торцами), опоры на скользящей основе. Это работающие
решения и каждое из них в значительной мере снизит объёмы разрушений и сохранит жизнь людям. Тем не менее, они
пока используются не часто. Среди причин тому можно отметить две главные: либо высокая стоимость, либо спорность в
обосновании величины расчётного снижения сейсмической нагрузки. Между авторами по этому поводу отмечается
некоторые разногласия и соперничество в получении заказов на возведение экспериментальных домов. Однако, нельзя
не признавать очевидную пользу от каждого из вышеназванных решений. Построенный дом может оказаться дороже
или дешевле, но, в любом случае, все затраты окупаются уменьшением потерь при землетрясении. Поэтому выбор
проектного решения может зависеть как от возможностей заказчика, так и решений региональных технических
управлений. Последним для этого потребуется соответствующий кворум специалистов, приглашаемых из других
регионов и даже стран (так делается во всём мире).
В большинстве случаев люди, живущие в сейсмически опасных районах, далеки от научных проблем, но все они
нуждаются в сейсмозащите, независимо от своего материального уровня. С этим может быть связан и выбор
сейсмоизолирующего решения тоже. Естественно, каждое из них должно соответствовать требованиям, включающим:
1. Достаточный объём экспериментально-теоретических исследований.
2. Опыт экспериментального строительства, желательно с проверкой работоспособности в условиях реальных
землетрясений.
3.Наличие
нормативного материала в виде Инструкции по проектированию.
258

259.

Предлагаемый читателям комплект из двух статей и практических рекомендаций касается сейсмоизоляции с
использованием КФ (КазНИИССА), над которыми трудились более 30 лет специалисты в области экспериментальнотеоретических исследований, проектирования и строительства зданий в различных сейсмоопасных районах России и
Казахстана. Это, по мнению автора, наиболее простое, дешёвое и исследованное решение (включающее ошибки,
поскольку было первым такого типа). Оно пока предназначено как для защиты малоэтажных (1-2 этажа) и многоэтажных
жилых домов (до 9-12 этажей).
В первой статье даётся разъяснение нормативной сейсмостойкости зданий при проектировании и назначении КФ, как
эффективного средства снижения горизонтальных сейсмических нагрузок. Эта статья рассчитана на руководителей всех
уровней, имеющих отношение к сейсмостойкому строительству.
Во второй статье изложен принцип работы КФ, построенный не на деформации составных частей, а на их
кинематическом взаимодействии во время горизонтальных смещений при землетрясении (патенты № 200516, РФ,
№1725, РК). В этом случае, сейсмические нагрузки зависят уже не от сил упругости, а, главным образом, от сил сухого
трения составных частей. Поэтому опоры такого типа и названы кинематическими. Статья рассчитана на инженеров
проектирующих сейсмостойкие здания, проявивших интерес к КФ и их совершенствованию.
Сейсмоизоляция или кинематическая защита зданий при землетрясении
Тем, кто живёт в сейсмически опасных районах, и кому хотя бы однажды приходилось испытывать на себе
воздействия землетрясения, по-видимому, знакомо ощущение страха и чувство беспомощности перед силами природы.
Ведь о последствиях разрушительных землетрясений многим известно ещё со школьной скамьи. В то же время, пугаться
как будто не нужно, ведь сейсмостойкие дома, строятся с соблюдением строительных норм и правил (СНиП), или
сейсмических строительных кодов, как принято называть в других странах. Однако, не всем известно, что в случае
максимальной, иными словами, расчётной сейсмической нагрузки, в здании всегда будут повреждения, которые
снижают его жёсткость и прочность. Предсказать точно характер и длительность сейсмических колебаний, как и
происходящие процессы в конструкциях без определённых допущений невозможно. Эти допущения в строительных
сейсмических кодах различных стран имеют свои отличия. Из-за этого расчёт сейсмостойкости нельзя рассматривать как
достоверный результат, а лишь как приближённую оценку.
Так какой все же дом называют сейсмостойким? В мировой практике под сейсмостойкими принято подразумевать
дома, в которых ожидаемые разрушения после расчётного землетрясения не сопряжены с гибелью людей. После таких
землетрясений повреждённые здания, как правило, не восстанавливаются из-за технической сложности или больших
материальных затрат.
Возникает тогда ещё один вопрос. А что происходит при землетрясениях несколько меньших по интенсивности
расчётных, которые, как известно, происходят чаще?
Казалось бы, такие воздействия не являются опасными. Однако, так можно было бы считать только при совсем слабых
сейсмических толчках. При более сильных толчках, а тем более приближенных по интенсивности к расчётным,
повреждения конструкций всегда имеют место, хотя и не сразу заметные. Более того, в зависимости от количества или
длительности таких землетрясений повреждения, накапливаясь, снижают расчётную сейсмостойкость здания и делают
его неготовым воспринимать расчётное землетрясение. Такой вывод подтверждается значительными повреждениями
зданий, располагаемых в зонах частых, хотя и не сильных, сотрясений техногенного происхождения. То же самое
подтверждается при виброиспытаниях на сейсмостойкость вновь построенных зданий. Характерным примером влияния
слабых, но частых воздействий, могут быть крупнопанельные дома в Петропавловске-Камчатском, которые потребовали
дорогостоящего усиления ещё до ожидаемого расчётного землетрясения.
259

260.

Из вышесказанного можно сделать лишь один вывод. Нормативное удорожание здания за счёт антисейсмических
мероприятий предназначено для восприятия лишь одного расчётного землетрясения, или двух несколько меньших
расчётного. После них здание необходимо либо сносить и строить новое, либо усиливать за счёт конструктивных
мероприятий. То и другое сопряжено с большими затратами средств, труда и времени, что всегда будет создавать
большие проблемы, особенно, в жилищном строительстве. Не дешевле ли сразу предусматривать расходы на резерв
прочности?
Однако, уже много лет существует способ, который позволяет не только избежать таких расходов, но и снизить
нормативное удорожание здания. Речь идёт об использовании опор-фундаментов, снижающих связь здания с грунтовым
основанием, о чём людям было известно ещё в древности. Естественно, без достаточно веского научно-технического
обоснования такие опоры, предлагаемые отдельными авторами ещё в начале прошлого столетия, не могли быть
реализованы. Но в 70-х годах в Казахстане (КазНИИССА) над этой проблемой уже работало целое научное
подразделение, в котором исследовались наиболее рациональные решения, соответствующие современному
техническому уровню строительства. Поскольку опоры предназначались для снижения связи здания с колеблющимся
грунтом при землетрясении, они в то время были названы сейсмоизолирующими, а научное направление по их
применимости со временем стало называться сейсмоизоляцией зданий и сооружений.
Исследования на протяжении более, чем трёх десятков лет потребовали от исполнителей создания расчётнотеоретической базы сейсмоизоляции и экспериментального подтверждения её полезности не только на моделях, но и в
составе зданий различной этажности. Из свойств сейсмоизолирующих опор, приоритетными были:
– прочность и устойчивость при смещениях во время землетрясения;
−
достаточный эффект снижения сейсмических нагрузок на здания;
−
стоимость самих опор и их технологичность, доступная для повсеместного строительства;
Среди других решений больше всего этим свойствам соответствовали так называемые опоры КФ, которые нашли
применение в сотнях домов различной этажности во многих сейсмоопасных районах России, Казахстана, Узбекистана.
Дома на КФ испытывались мощным вибратором, а некоторые уже подвергались воздействиям землетрясений
интенсивностью от 4 до 8 баллов по шкале MSK. Несмотря на некоторые допускаемые ошибки в проектировании, опоры
подтвердили своё назначение защищать здания от повреждений при частых или длительных землетрясениях различной
интенсивности. Снижение нагрузок позволяло не только экономить расход материалов, но и улучшать планировочные
решения зданий, а также повышать их этажность, ограниченную нормативными требованиями.
Позже в сейсмостойком строительстве нашли применение и другие опоры сейсмоизолирующего типа.
Правда, их использование было не в таком большом объѐме, как КФ. Возможно, это объясняется
несколько более сложным исполнением или недостаточным объѐмом исследований, позволяющим в
каких-то случаях выявлять допускаемые ошибки.
К сейсмоизолирующим были отнесены и так называемые резинометаллические опоры РМО в виде
резиновых столбов с металлическими прокладками и свинцовым сердечником в центре. Бесспорно, РМО
хорошее средство сейсмозащиты зданий, применяемое в некоторых городах Японии, Китая, и некоторых
других странах. К сожалению, дефицитный материал и заводское изготовление делает их слишком
дорогими для массового использования, особенно в местах удалѐнных от заводов-изготовителей. Всѐ это
ограничивает объѐмы использования РМО.
В этом смысле у КФ, изготавливаемые из традиционного железобетона на любом полигоне, имеют большие
преимущества. Кроме того, различная конфигурация КФ позволяет их использовать как в многоэтажном
строительстве, так и малоэтажном. Но, что ещѐ важней, выбором геометрических параметров их можно
настраивать на определѐнную интенсивность сейсмического воздействия, выше которого на здание
передаваться не будет. Иначе говоря, при сейсмичности площадки строительства, например, 9 или 10
баллов, здание будет испытывать нагрузку, не превышающую 4-5 баллов и даже меньшую. В этом и
заключался смысл реальной сейсмоизоляции, который пока не увязывается с методикой действующих
СНиП. Поэтому в технической Инструкции по проектированию [1] увязка со СНиП осуществлялась с
260

261.

помощью поправочных коэффициентов к динамическому коэффициенту β. Такая работа требовала
длительных расчѐтов зданий различной жѐсткости на КФ в сопоставлении с теми же зданиями на
фундаментах традиционного исполнения. Реальный же эффект КФ связан, главным образом, с силами
сухого трения, которые и являются основным ограничителем ускорений, передаваемых на здание при
землетрясении.
Сейчас, когда нередко сообщается о землетрясениях и их последствиях в разных странах, КФ могут стать
повсеместно доступным решением сейсмозащиты. Особенно в такой защите нуждается малоэтажное
строительство для людей невысокого достатка, строящих свои дома из недостаточного прочного
материала. Но и многоэтажные жилые дома массового использования тоже претерпевают изменения в
связи необходимостью улучшать планировочные решения, которые могли бы не ослаблять его
сейсмостойкость, рис.1.
Рис.1. Расположение КФ в подвальном помещении, используемое для автостоянок
Приобретенный в отдельных городах России и Казахстана опыт в силу многих причин не используется пока в достаточной
мере. Это объясняется часто низким материальным и техническим уровнем производственной базы строительства во многих
сейсмоопасных регионах, особенно в сельской местносто они также, в какой-то мере, тормозятся существующим порядком
формального обоснования новых научно-технических достижений. Поэтому они не редко длительное время остаются
невостребованными. Корректировку в скорость реализации таких научных достижений могут вносить лишь
государственные субсидии, контролируемые правительством, если представить для этого убедительное обоснование.
Используемый источник. 1. Т.Ж. Жунусов, академик МИК, д.т.н., Ю.Д. “Черепинский д.т.н., В.А. Лапин, к.т.н. Инструкция по
проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6-98, Комите РК. =
Кинематика фундаментов и её влияние на сейсмическую нагрузку
Действующий динамический метод оценки сейсмостойкости зданий в особом сочетании нагрузок выполняется с
учѐтом форм колебаний несущих конструкций, исходя из их упругого характера деформирования и вероятности
совмещения форм во время землетрясения. Одновременно допускаются множество поправочных коэффициентов, в
том числе, учитывающих вероятность сочетания этих форм и, в то же время, коэффициентов, косвенно отражающих
нелинейные процессы в результате накопления локальных повреждений. Все эти коэффициенты не могут иметь
точного подтверждения и принимаются на основании инженерной интуиции или опыта и, по-видимому, будут всегда
оставаться предметом споров и обсуждений специалистов.
При использовании сейсмоизолирующих опор КФ коэффициенты, учитывающие нелинейные деформации, в какой-то
мере могли бы быть оправданы кинематикой самих опор. В расчётных моделях они заменяются стойками с упругонелинейной характеристикой перемещений, полученной из статических испытаний реальных зданий. Эффект снижения
нагрузок затем оценивался расчётом зданий различной жёсткости в сопоставлении с их аналогами на опорах КФ. При
этом сейсмические воздействия задавались множеством (около 1000) реальных и искусственных акселерограмм.
Результаты такого сопоставительного расчёта сведены в таблицу 2 *1+ и в нормативных расчётах используются для
снижения коэффициента динамичности β (Т).
261

262.

Предложенная в *1+ методика учёта сейсмоизоляции при проектировании зданий имела целью привязать её к
действующим СНиП. Она позволяла получать достаточно высокий эффект снижения сейсмических нагрузок и с её
использованием построено много зданий в различных сейсмоопасных районах России и Казахстана. Однако, реальный
эффект сейсмоизоляции имеет отличную от упругих систем физическую природу и нуждается в иной методике учёта.
Среди известных решений этого типа КФ прошли наибольшую по объёму и длительности апробацию в условиях больших
динамических нагрузок, включая реальные землетрясения, что позволяет на их основе делать обобщающие выводы по
эффективности опор такого типа. Общим для них является способность ограничивать интенсивность сейсмической
нагрузки, передаваемой с основания на здание, главным образом, величиной сил трения.
Если представить здание как жёсткий объект, стоящий на шарах, то сейсмическая нагрузка S(t ) на объект при
горизонтальных перемещениях основания не может превышать силы трения качения шаров, представленные силовой
характеристикой R(Δ) при смещении Δ. Величина этих сил постоянна и равна
R(Δ) = S(t) = (m1 + m2) / Н
.
где: m1, m2 – моменты от трения вверху и внизу шара при качении;
.
Н =2R − диаметр шара.
. По-видимому, это утверждение не требует доказательств.
(1)
Учитывая ограниченную величину смещений при землетрясениях, шары могут быть заменены своей нижней
половиной, но шарнирно связанной с объектом. В этом случае, Н = R, а m1 – момент в техническом шарнире,
обладающий некоторой способностью возвращать опору в исходное положение. Однако, при больших смещениях
объекта относительно основания возвращающая способность m1 оказывается недостаточной. В этом случае возврат
может достигаться за счёт геометрических параметров шарового сегмента, если принять Н< R. В этом случае, согласно
рис.1, добавляется момент в результате смещения точки опоры. Силовая характеристика и, следовательно, сейсмическая
нагрузка на объект, при этом, будут несколько возрастать по мере смещения Δ. В *2+ эта зависимость представлена
выражением:
R(Δ) = S(t) = Р∙*(R−H) / Н²∙Δ + (m1 + m2) / Н +
где: Р –вертикальная нагрузка.
(2)
Рис.1. Кинематическая схема опоры КФ
Если боковые поверхности сегмента выполнять произвольного очертания, но симметричными относительно
вертикальной оси (например, в виде тумбы, или стойки с уширенной пятой), то получим опору, названную когда-то КФ,
рис.2.
Из (2) следует вывод, что сейсмическая нагрузка на объект не зависит от ускорений на грунтовом основании, а лишь от
его смещений Δ. При этом, величина сейсмической нагрузки регулируется параметрами R, Н, и в какой-то мере зависит от
конструктивного исполнения технического шарнира и твёрдости материала опоры. В случае идеальных параметров
262

263.

опоры сейсмическая нагрузка на объект не будет передаваться при как угодно большом ускорении горизонтальных
смещений основания.
.
Рис. 2. Кинематика КФ-тумбы (а) и КФ-стойки (б) при
смещении основания.
Под идеальными параметрами здесь подразумевается:
− равенство
R = Н;
− идеальный
шарнир, т.е. m1=0;
− общие
размеры опоры, обеспечивающие прочность при ожидаемом перекатывании и высокая твёрдость материала в местах
контакта с опорной плитой, т.е. m2 = 0.
Идеализацию всех параметров, по-видимому, полезной считать нельзя, поскольку здание становится в какой-то мере
подвижным и может испытывать колебания даже при ветровой нагрузке.
Заметим, что зависимость (2) исходит из достаточно большой жёсткости объекта в сравнении с силовой характеристикой
R(Δ). Поэтому данная сейсмозащита рассчитана на здания жёсткого типа, с периодом свободных колебаний не
превышающим ≈0, 7 − 0,8 сек. (правда, при этом большая масса здания может исключать это ограничение). К ним мы
относим малоэтажные частные дома и дома массовой застройки, до 9-12 этажей.
Обратимся снова к силовой характеристике (2). Её первая часть отражает зависимость нагрузки от геометрических
параметров, то есть абсолютной величины R, Н и их соотношения H≤R. Изменяя эти параметры в соответствии
конструктивным решением здания, можно варьировать величиной сейсмической нагрузки в широком диапазоне. Но
уже без расчёта можно отметить большое влияние на снижение нагрузки оказывает увеличение параметра Н.
Следовательно, КФ стоечного типа, рассчитанные на этаж будут значительно эффективней КФ-тумб, устанавливаемых на
опорном основании. В последних эффект может достигаться только сближением Н c R по величине.
В меньшей степени эффект сейсмоизоляции достигается за счёт шарнирного соединения и твёрдости материала
опоры, представленной второй частью формулы. Наиболее простое исполнение технического шарнира представляется в
виде плоской стальной плитки, рис.3, обеспечивающей зазор между опорой и надопорной конструкцией в виде
оголовника, а также соединительного стержня в центре из мягкой стали. При таком решении шарнира следует ожидать
смещение l вертикальной силы относительно центральной оси при повороте, что приводит к увеличению момента m1.
Поэтому выбор конструктивного исполнения шарнира представляет одну из задач конструктора при выборе
оптимального решения. С целью уменьшения l, поверхность плитки, либо закладной детали может быть несколько
закруглена, рис.3.
263

264.

Рис.3. Шарнирное соединение (технический шарнир):
1-плитка обеспечивающая зазор для поворота КФ
2-связующий анкер;,
3- закладные детали.
.
;
.
Представляя сейсмическую силу, действующую на объект произведением массы ”m” на ускорение “a”, после
несложных преобразований (2), получим значения ускорений при соответствующих смещениях Δ:
a= g[(R−H)/H²∙Δ + (l + f)/H]
где l –смещение вертикальной силы в техническом шарнире;
f –коэффициент трения качения опоры по опорной плите.
(3)
В качестве примера, приводим результаты расчёта опоры при Н=2,5м и R =5м (стойка с уширенной пятой):
Δ =0,2м
Δ = 0,1м
Δ = 0,05м
Δ=0,03м
а = 1,3 м/сек²
а = 0,75м/cек²
а=0,25м/сек²
а = 0,13м/сек²
.
Согласно этим результатам, ускорения U, передаваемые на здания с основания, не могут превышать
значения “а”, при соответствующих смещениях Δ. Иными словами, какими бы большими ускорения U ни были
на отрезках смещений Δ, они не могут превысить значения ограниченные параметрами КФ.
Примечание: при сближении R с Н, например при принятых Н=2,5м и R =3м, ускорения “а” снижаются более, чем в два раза.
С учётом этого, здания могут рассчитываться на силы, равные произведению масс, сосредоточенные в
различных местах здания, на ускорения “а”, согласно (3). Эти ускорения, чаще всего, будут на порядок меньше
U, и наиболее простой расчётной моделью может быть консоль с поэтажными массами.
Приведенные результаты меняют представления об оценках сейсмостойкости сейсмоизолируемых зданий
на опорах любого конструктивного исполнения, где используется принцип скольжения, либо качения. Для
расчёта таких зданий требуется даже не расчётная сейсмичность застраиваемой площадки, а величина
планируемой интенсивности, которая регулируется параметрами самих опор.
При некоторой парадоксальности нашего вывода, метод, возможно, будет воспринят не всеми
специалистами в области проектирования сейсмостойких зданий. Однако, ещё большая парадоксальность
заложена и в нормативной оценке сейсмостойкости зданий при допущении их повреждений, при которых
существенно изменяются динамические параметры и распределение усилий в несущих конструкциях. Ведь
главное, согласно нормативным правилам, избежать обрушения и связанные с ними гибель людей. Вряд ли
такие здания могут подпадать под определение сейсмостойких. В этом смысле, сейсмоизолируемые здания,
не допускающие повреждения, больше соответствуют такому определению. Тем не менее, приведенная
264

265.

методика предлагается пока как дополнение к *1+, с целью более быстрого внедрения новой технологии в
строительстве сейсмостойких домов и её апробации в условиях реальных землетрясений.
Литература:
1. Т.Ж. Жунусов академик МИК, д.т.н., Ю.Д. “Черепинский д.т.н., В.А. Лапин, к.т.н. Инструкция по проектированию зданий с использованием
сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6-98, Комитет по делам строительства РК.
2. Ю.Д. “Черепинский, д.т.н. Сейсмоизоляция жилых зданий. Казахстанская арх.-строительная академия. Ассоциация ”СЕЙСМОЗАЩИТА”, ISBN9965-57614-9, 160 стр.,2003.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Ниже представлены некоторые авторские соображения по выбору проектных параметров КФ, основной
материал по которым изложен в вышеприведенных статьях.
а, которые передаются на массы здания при наличии КФ.
Произведение масс мi в составе здания на ускорения а соответствуют сейсмическим силам: Si = Ʃмi×а.
Во второй статье приводится формула (3) для ускорений
Эти силы нужны лишь для сравнительной оценки с силами, полученными без КФ по СНиП и с КФ по Инструкции.
а
∆
R Нm m
Нетрудно заметить, зависит, главным образом, от
при принятых параметрах опоры: , ,
₁, ₂. Параметры
не связаны с ускорениями на грунтовом основании и позволяют регулировать максимально возможную сейсмическую
∆
∆
нагрузку при ограниченном смещении . Соответствие больших смещений
(30-40см) ускорениям высокой
бальности, маловероятны (они ведь не учитываются и при нормативных расчётах). Ускорениям при 9 и более баллов,
соответствуют смещениям не превышающих 2-3см, что подтверждалось при многих землетрясениях произошедших в
мире. Подтверждением тому могут быть испытания зданий мощными взрывами при возведении платины в Медео: при
ускорении 5 м/сек² (т.е. более 9 б) смещения на грунтовом основании составили только 9мм. Поэтому при
Н = 2,5÷3м и
R = 5÷6м смещения в пределах 1-4см могут оказаться даже нечувствительными. Однако, и при больших ∆ (30-40см)
ускорения согласно (3) могут соответствовать 7 баллам. При этом уширенную часть нужно принимать, примерно, 110см.
R Н
Н
R
Однако, при сближении
с
(например, при тех же = 2,5÷3м принимать = 2, 7÷3,2м) сейсмическая нагрузка не
будет превышать 2-3 балла даже при смещении 30-40см. Фактически, такие опоры исключают горизонтальные
сейсмические воздействия.
Тем не менее, нормативный расчёт предлагается выполнять пока по Инструкции (т.е. в соответствии с действующими СНиП). В неё включены три
только пункта, отражающих новые подходы в оценках эффекта сейсмоизоляции, но они приводятся лишь для сравнения с нормативными. Это сделано
с целью, ускорить строительство домов с КФ-стойками с тем, чтобы как можно скорей подтвердить их высокую эффективность в условиях
землетрясений любой интенсивности.
∆
Что касается перерезывающей силы на КФ, то она появляется лишь при смещении
и зависит от поворота КФ, в
результате разложения вертикальной силы. Согласно прилагаемому рисунку, опора при незначительных поворотах
нагружена почти центрально. К этому, правда, следует добавить перерезывающие силы, от моментов
делённых на высоту опоры
m₁, m₂,
Н. Для сравнения, на рис.1, показана идентичная по кинематике опора Ку(рзанова),
265

266.

Рис.1. КФ и опоры Ку(рзанова)
которая имеет лишь конструктивные отличия. Ку образуются из целого шара, а не из его половины, как КФ. И в случае
Н и ∆ наклон Ку удваивается, так как качение Ку происходит внизу и вверху. При этом радиус
опорной поверхности R у Ку в два раза меньше, что несколько влияет на площадь смятия в местах контакта с плитой. Но
одинаковых с ними
кинематический эффект сейсмоизоляции в обоих опорах идентичен. К конструктивным неудобствам Ку можно было бы
отнести смещения вверху, требующие такое же уширение, как внизу. Это и приводит к некоторому увеличению угла
поворота и вертикального подъёма при смещении. Наоборот, наличие фиксированного шарнирного соединения в КФ
позволяет упростить конструкцию и улучшать динамические характеристики. Например, для снижения
закладную деталь в надопорном элементе несколько закруглить ( рис.3).
m₁
достаточно
Н и эффект сейсмоизоляции достигается, главным образом, за счёт сближения R с
Н. Рекомендуемые параметры для многоэтажных домов: R= 1,5м, Н= 1,3м, а для малоэтажных, где нагрузки
значительно меньше: R= 0,7м, Н= 0,6м. Прочность КФ-тумб многократно проверялась на прессах и в составе реальных
КФ-тумбы имеют меньшую высоту
зданий. Для случаев значительных (хотя и маловероятных) перемещений (20-30см) рекомендуется усилят краевые
области армированием.
Конструктивные решения использования КФ-стоек и КФ-тумб в зданиях различной этажности.
Наибольшего эффекта снижения сейсмической нагрузки на дома массового использования можно добиваться при
использовании КФ-стоек. Это достигается выбором геометрических параметров R, Н (при обязательном условии R>Н). В
большинстве случаев при минимальном их соотношении (R=1,2Н) сейсмическая нагрузка на здания не будет превышать
2-3 балла, независемо от бальности землетрясения (даже при 12 баллах). Стоечный вариант КФ рекомендуется в зданиях
с подвальным помещением. В этом случае они располагаются в уровне подвала, рис.1, либо в уровне первого этажа,
разгружая тем самым конструкции подвала тоже. Подвал при этом может выполняться в каркасном варианте с
минимальным количеством диафрагм жёсткос
266

267.

Рис.1. Конструктивная схема подвального этажа здания : 1-КФ-стойка; 2- оголовник (можно и без него); 3- основная ограждающая стена,
если это подвальное помещение, или может быть остекление, если КФ на первом этаж; 4- ограждение КФ от боковой засыпки грунтом;
5плотная прослойка, исключающая залипание при смещении КФ (это связано с незначительным подъёмом); 6-балка перекрытия с монолитной плитой
перекрытия (при сборном варианте узел несколько корректируется); h-расстояние между КФ-стойками.
Стоечный вариант в различных по высоте зданиях может быть унифицирован за счёт одинаковой уширенной части с
примерными размерами 110×110см в плане (частично или полностью скрытой под полом). Различие может быть либо за
счёт её армирования, либо сечения самой стойки, в соответствии с расчётом. Ориентировочно, предполагаются сечения
стоек для зданий различной этажности:
- 50×50 или 55×55 при 9−12 этажах;
40×40 при 3−4 этажах;
- 20×20 при 1-2-этажах.
При отсутствии подвала в 1-2 – этажных домах конструктивное решение нулевого цикла упрощается, рис.2. В этом
случае используются КФ-тумбы с параметрами: R=70см, Н=60см, В=50см.
Для разщмещения КФ предусматриваются опорные плиты с колодцевым ограждением от грунта. Снаружи дома колодцы
сверху защищаются отмосткой. В таких домах, вместо подвального помещения, допускаются погреба под самим домом.
При таком решении кирпичные, блочные, либо дома из другого тяжёлого материала смогут нести большую
сейсмическую нагрузку. В Казахстане на такие фундаменты ставились даже дома со стенами из самана
(глиносоломенные блоки).
Рис.2. Использование КФ-тумб в малоэтажном домостроении: Н=60см, R=70см, В=50см.
Известно, что жители многих сейсмоопасных регионов сами строят себе дома из материалов, который нельзя
рассматривать как достаточно прочные, даже при слабых землетрясених. Избежать последствия землетрясений позволит
267

268.

лишь предлагаемый вариант с использованием КФ. Для справки не лишне сообщить, что сейсмоизоляция как научное
направление и родилось в Алма-Ате после Иссык-кульского землетрясения. Тогда почти все саманные дома были
разрушены и перед проектировщиками впервые встала задача защиты малопрочных домов. Сейчас, по-видимому, не
представляет сложности наладить поточное изготовление КФ в местах с ожидаемыми землетрясениями, что позволит
осуществлять массовое строительство во многих сейсмоопасных районах.
Примечание.
При отсутствии опалубки, она может быть изготовлена в условиях любого ЖБИ. Для этого плоской формой требуемой кривизны в твердеющем жидком
бетоне (залитом в короб с невысокими бортами) выкручивается сферическая поверхность. После её затвердения монтируется опалубка КФ-тумбы, или
опалубка уширенной части КФ-стойки (сама стойка мрожет быть монолитной, либо сборной). Лучше, однако, иметь стальные опалубки, которые
заказываются на любом механическом заводе.
Материал подготовил Ю.Черепинский
КРАТКИЕ ДОБАВЛЕНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ
1. История проблемы в авторском изложении.
По окончании ХИСИ (1958г) я был распределён в Казахский ПСП и оказался в составе расчетной группы, преобразованной через
несколько лет в отдел механизации инженерных расчётов (ОМИР). Он стал первым в стране, где в расчётах зданий на сейсмические
воздействия использовался метод Корчинского, основателя динамической теории сейсмостойкости. Ему, по заданию своего
руководителя, мне пришлось писать несколько писем, связанных с вопросами по практическим расчётам. Невысокий теоретический
уровень молодого инженера раздражал, как тогда казалось, Корчинского, что послужило причиной моего поступления на мехмат
КазГУ. Наша программа, составленная несколькими годами позже на ЭВМ Минск -32 (Экспресс -32АС) была, по-видимому, первой по
сейсмическому расчёту и использовалась в других районах страны. Вся последующая работа (в должности главного специалиста
отдела) на многие годы оставалась связанной с расчётами и оценками сейсмостойкости зданий, но уже с использованием известных
программ, разработанных для ЭВМ более высокого уровня.
Но ещё в 1962 г по заданию главного конструктора института Безрукова, в институте стали составлять альбом конструктивных узлов
зданий повышающих их сейсмостойкость. Нашей расчётной группе было поручено рассмотреть варианты подвижных опорфундаментов, снижающих сейсмические воздействия на здания в целом. Известные теперь решения уже тогда были предметом
обсуждений и горячих споров, но все они не имели расчётного обоснования и не увязывались с принятой методикой расчёта. Для
этих целей требовались новые подходы в оценках сейсмостойкости, которые в то время никто не мог предложить. Под давлением
Безрукова мне пришлось возобновить брошенные к тому времени занятия на мехмате, а затем поступить (тоже со второго раза) в
заочную аспирантуру ЦНИИСК. Моя работа была связана с опорами КФ (кинематическими фундаментами), которые и были названы
сейсмоизолирующими.
Защита диссертации в 1972г не имела практического выхода, и потому её результаты на продолжение работы не настраивали.
Расчёты в ОМИРе тоже становились во многом однообразными (Безркуов к тому времени переехал в Москву, где стал главным
конструктором Московского ПСП). Кое-кто из моих сотрудников (они же и товарищи по альпинизму) перешли в научную часть нашего
института, получившего к тому времени статус НИИпроекта (позже из него выделился КазНИИССА).
Начинались годы перестройки и, как у многих, появилось желание сменить строительную профессию на профессиональный
альпинизм. Но в 1973г с группой товарищей- альпинистов мы уехали на заработки в Петропавловск-Камчатский, где строили
теплотрассу на ул. Северная. В то время Гипрорыбпром осваивал мою прежнюю программу и Дроздюк (гл.конструктор и бывший
товарищ) сообщил своим сослуживцам о присутствии в П-К её автора. После нескольких встреч директор института предложил
переехать в П-К с обещанием проектировать и строить дом на КФ. Тогда этот план сорвался лишь из-за болезни младшего сына, но
дом на КФ в П-К был построен одним из первых.
На Камчатке у меня пропал паспорт, поэтому по приезде через 3,5 месяца в А-Ату пришлось возвращаться в ОМИР, на прежнюю
работу. Однако, во время работы мысли о КФ приходили всё чаще, заставляя прорисовывать их отдельные узлы. Однажды директор
вызвал к себе и сказал, примерно, так: ”Дошли слухи, что ты своими ваньками-встаньками продолжаешь баловаться. Лаборатория
освободилась в Науке. Пойдёшь завом?” И после недолгих размышлений я согласился, несмотря на далеко недружественные
отношения между научной и проектной частями института. На выборах, однако, кандидатуру неопытного зава ”прокатили”. Директор,
основной член Совета, находился в командировке, повлиять на результаты не мог. По приезде ему пришлось создавать новую
лабораторию, названную по моему предложению - ”Кинематических систем сейсмозащиты”, но без сотрудников и тематического
плана. При таком варианте бросать прежнюю работу было рискованно.
По стечению обстоятельств в институт пришёл “странный” человек и сказал, что сейсмоизоляция ему “очень нужна”. Человек этот
представлял Средмаш, а защита домов требовалась в зоне проводимых взрывов. Для неожиданно большого заказа дирекции
пришлось лабораторию укомплектовывать в срочном порядке. Так родилась в СССР единственная лаборатория, ориентированная на
268

269.

проблему сейсмоизоляции зданий. На исходе был 1973 год, и это было началом многолетней работа, ставшая основным делом
многих сотрудников высокой квалификации в области теории, эксперимента и практического расчёта. Из значительного числа
предлагаемых в то время конструктивных решений предпочтение всё же со временем было отдано фундаментам КФ, которые
прошли наиболее длительную экспериментально-теоретическую проверку, в том числе проверку в составе построенных зданий при
землетрясениях. Значительную роль в таком строительстве сыграли конструкторы, проектирующие здания во многих городах и сёлах
большой страны: Петропавловск- Камчатский, Южно-Курильск, Южно-Сахалинск, города БАМа (Тында, Таксимо, Северобайкальск),
Усолье Сибирское, Шелихово, Иркутск, Алма-Ата, Чимкент, Ташкент и некоторые др. ).
С началом перестроечных процессов в СССР, работы эти практически остановились по разным причинам, несмотря на большой
накопленный опыт. Теперь уже появляется возможность не только снижать сейсмические нагрузки, но и регулировать их величину
выбором геометрических параметров и конструктивных узлов.
2.Качественное отличие упругой сейсмозащиты от кинематической.
Как уже отмечалось во многих печатных работах, упругие стойки в нижних этажах зданий играют положительную роль, снижая
величину сейсмических нагрузок на здание. Это утверждение не требует доказательств, поскольку оно исходит из опыта строительства
и подтверждается действующими СНиП. Проблема лишь в обеспечении прочности самих стоек по мере уменьшения их жёсткости за
счёт поперечного сечения. Использование РМО позволяет не снижать сечение стоек (даже увеличивать её), а снижать жёсткость за счёт
резинометаллической вставки в верхней части. Экспериментально полученная диаграмма горизонтальных перемещений такой стойки
позволяет выполнять расчёт здания в полном соответствии с действующими СНиП. В этом случае нормативная сейсмическая нагрузка
всегда будет минимальной за счёт большого собственного периода колебаний здания и повышенной прочности стойки даже при
значительных смещениях основания.
Не затрагивая количественного эффекта снижения нормативной нагрузки с помощью РМО, отметим её качественное отличие от
кинематической сейсмозащиты, которая когда-то нами была названа сейсмоизоляцией. О причинах выбора такого термина прежде,
по понятным причинам, говорить было нельзя. В своё время Поляков по этому поводу делал строгое замечание.
Если представить в идеальном случае здание, стоящее на плоском гладком основании, или опёртое на него посредством шаров, то
при горизонтальных смещениях основания силы, передаваемые на здание, не могут превысить силы трения (скольжения или
качения). Эти силы не зависят от величины ускорений и смещений в основании. Тем самым, величиной сил трения здание изолируется
от колебаний основания с как угодно большим ускорением.
Однако, идеализацию сейсмоизоляции нельзя считать разумной в реальных зданиях, что связано не только с техническими
характеристиками строительных материалов, но и конструктивными решениями кинематических опор в составе зданий. Как правило,
кинематические опоры желательно наделять способностью возврата в исходное положение, что в какой-то мере влияет на их
сейсмоизолтрующие свойства. Соображение по этому поводу изложены в представленном комплекте статей.
В КазНИИССА проводились (на протяжении более 30 лет) испытания различных решений, как на специальных
крупноразмерных установках, так и на натурных зданиях. Дома на скользящей плоской основе институтом испытывались
в Бешкеке и на Камчатке (оно названо теперь решением Килимника, хотя прежде такие предложения исходили от других
авторов) эффект оправдал ожидания, но высказывались опасения относительно накоплений остаточных смещений во
времени. Более разумные скользящие опоры, но с дополнительным элементом на закруглённой поверхности
использовались в 9-этажном доме в Алма-Ате. С помощью домкратов дом смещался на 3-4 сантиметра и возвращался
сам в положение равновесия. Этому решению мы дали положительную оценку.
Опоры КФ(КазНИИССА) проходили наиболее длительные проверки в составе реальных зданий, но до сих пор
оптимизация параметров, в зависимости от конструктивного решения здания и интенсивности сейсмического
воздействия не делалась. То же самое нужно отнести к кинематическим опорам всех других видов.
3. Относительно нормативных материалов по кинематической сейсмоизоляции.
Это наиболее трудная проблема, с которой приходится сталкиваться после проведенных положительных экспериментов на натурных
зданиях. Они связаны с необходимостью увязывать методику расчёта с действующими СНиП . Поэтому в расчётной модели здания на
КФ(КазНИИССА) представляются стойкой с упруго-нелинейной характеристикой. Последняя принимается в соответствии с натурными
испытаниями экспериментальных домов. Пониженная жёсткость позволяла получить достаточно хороший эффект снижения
сейсмических нагрузок, не нарушая положений действующих СНиП. Эта методика, изложенная в Инструкции РК, дополняла
действующие СНиП и позволяла использовать КФ в массовом экспериментальном строительстве (о сложности изменений, вносимых в
СНиП, говорить не приходится). Сейчас предлагается корректировка Инструкции РК с дополнительной оценкой эффекта
сейсмоизоляции (три пункта), исходя из её реального эффекта. Это делается лишь для сопоставления с нормативным эффектом с тем,
чтобы не тормозить экспериментальное строительство. Окончательное решение можно принять позже, с учётом накапливаемого
опыта строительства и проверки работоспособности сейсмоизоляции в условиях землетрясений. По-видимому, повторять многолетние
269

270.

исследования без учёта прежних результатов нельзя считать разумными. К тому же, они в современных условиях становятся
недоступными. Но корректировка Инструкции для условий России, возможно, потребуется.
4. О виброиспытаниях.
Использование мощного вибратора для оценки сейсмостойкости натурных зданий рассматривать как убедительное средство
подтверждения его сейсмостойкости нельзя. В случае традиционных жёстких фундаментов они приводят к повреждениям (чаще всего
визуально не отмечаемым) и снижению несущей способности конструкций. Поэтому практику проверки сейсмостойкости вновь
возведённых зданий следует прекратить.
Допускаются испытания лишь сейсмоизолтруемых зданий, демонстрирующих работоспособность самих кинематических опор. Эти
испытания свидетельствуют о сейсмической нагрузке, которая соответствует достигаемым смещениям в резонансн состоянии. Это
значит, что при таком же смещении основания с как угодно большим ускорением во время землетрясения, нагрузки на здание не
превысит нагрузку, полученную при испытании. Прямой эффект сейсмоизоляции можно демонстрировать только на моделях, с
использованием виброплатформ.
Заключение
Многолетняя работа над проблемой сейсмоизоляции с использованием кинематических фундаментов КФ её авторами
фактически завершена. В ней принимали участие специалисты в области исследований, проектирования и строительства.
Построенные здания во многих сейсмоопасных районах б. СССР, не раз подтверждали положительную роль КФ во время
землетрясений и, одновременно, выявляли допускаемые ошибки в проектировании. Сейчас с уверенностью можно
сказать, что ни одно из отечественных решений не проходили столь длительные исследования и апробацию в составе
зданий. Многие выводы по результатам такой апробации теперь можно переносить на другие, более поздние решения
сейсмоизоляции кинематического типа.
Однако, все работы по совершенствованию конструктивных форм КФ, повышающих эффект сейсмоизоляции,
остановились с началом перестроечных процессов в России. С некоторых пор стало непонятным, кто определяет
техническую политику в области сейсмостойкого строительства. Прежние привычные для советских людей институты
распались, или утратили свои руководящие функции. Новые институты, которые обладали бы высоким
профессиональным уровнем, не созданы.
Проблема сейсмостойкого строительства, тем не менее, по-прежнему остаётся актуальной для жителей всех регионов,
подверженных землетрясениям, и сейсмоизоляция при массовом строительстве домов там доложена быть
обязательной. Для этого требуется авторская разработка временных технических правил в виде Инструкций по каждому
конкретному решению. Инструкции следует утверждать затем не в столичных городах, а Постановлениями Главных
Управлений в соответствующих регионах, больше всего заинтересованных в сейсмозащите. Проектирующие
организации, согласно Постановлению, должны будут не только соблюдать пункты Инструкции, но и, в течение
определённого срока, привлекать для контроля организации и специалистов высокого уровня, обладающих научнотехническими знаниями по конкретному решению сейсмоизоляции (включая прямые контакты с его авторами).
Из известных решений кинематических опор с достаточно высоким эффектом сейсмоизоляции можно назвать всего
лишь два-три, с перспективой их качественного улучшения. К этому типу опор мы не относим так называемые РМО,
снижающие сейсмические нагрузки не за счёт кинематики, а за счёт упругости. Кроме того, РМО не являются
отечественным решением и, во многом, зависят пока от иностранных поставщиков.
В соответствии с изложенным материалом, читатель может усмотреть (и не ошибётся) призыв к быстрейшему
повсеместному использованию КФ, как наиболее простому и проверенному решению сейсмоизоляции. Не исключается
появление, со временем, более простого и надёжного решения, но для этого нужно набирать опыт такого
проектирования и строительства.
Автор желает удачи последователям.
Для сведения.
Председателю Правительства России В.В.Путину
от Черепинского Ю.Д. (сведения об авторе прилагаются ниже)
270

271.

Уважаемый Владимир Владимирович!
Недавно я услышал Ваше высказывание об острой необходимости строительства на Камчатке зданий повышенной сейсмостойкости. Моя
профессиональная жизнь, как и коллектива моих сотрудников, была связана с проблемой (с нас она и начиналась, если не в мире, то в СССР точно),
позволяющая многократно снижать разрушительные последствия землетрясений, без удорожания строительства. После распада СССР обстоятельства
вынудили меня уехать из Казахстана (вслед за детьми) в Канаду, и работы, связанные с внедрением эффективного метода сейсмозащиты, по разным
причинам приостановились. Людям моего возраста и склада трудно отделить себя от своей родины и бывших сотрудников, однако, наши деловые
контакты почти прекратились.
Изменения, происходящие в России, не способствуют эффективному сотрудничеству, а работа с другими странами не располагает. Кроме того,
большой объём средств, потраченный нами прежде на решение проблемы за тридцать с лишним лет, даже трудно представить. Это было возможно
только в условиях СССР и поэтому результаты проведенных исследований должны принадлежать России. Недавно написанный мной небольшой
сборник статей (приуроченный к конференции в Сочи) вызвал интерес. Как оказалось, наши работы стали забываться, а авторы новых предложений не
заинтересованы в их известности. Сборник я теперь пытаюсь распространять по разным адресам в сейсмоопасных регионах большой России, где нам
приходилось проводить испытания и строить экспериментальные дома (в том числе и на Камчатке). Содержание статей позволяет использовать метод
без авторского участия, поэтому о дивидендах речь не идёт. Но те из предпринимателей, кто начнёт эту работу, будут иметь большие дивиденды (в чём
приходилось убеждаться прежде).
Примечание. О необходимости использования нашего метода я уже писал некоторым руководителям сейсмоопасных регионов (два таких письма, с
изложением сути проблемы, прилагаю). Мои обращения остались без ответа, что заставляет теперь обращаться к первому руководителю
правительства.
Цель обращения. Убедить Вас в необходимости и оказать содействие в организации рабочего совещания ведущих специалистов в области
сейсмостойкого проектирования с целью установить допускаемые конструктивные решения сейсмоизоляции, а также порядок их использования в
сейсмостойком строительстве. Считаю, моё участие в таком совещании должно быть обязательным. Мне бы хотелось высказать на нём объективное
мнение по всем предлагаемым теперь решениям сейсмоизоляции, как с научных, так и с инженерных позиций.
С искренним уважением,
Ю.Черепинский,
Сведения об авторе письма.
1. Черепинский Юрий Давыдович.
2. После окончания Харьковского инженерно-строительного института (Украина) в 1958 году направлен в Государственный проектный институт
Казпромстройпроект (г.Алма-Ата), ставший позже КазпромстройНИИпроектом, из него выделился затем КазНИИССА (научно-исследовательский
институт сейсмостойкого строительства и архитектуры). Работал в должности инженера, старшего инженера, рук. группы в строительном. отделе,
главного специалиста отдела механизации инженерных расчётов. Закончил заочно 3 курса механико-математического факультета Казахского
Государственного Университета, а также заочную аспирантуру при ЦНИИСК им. Кучеренко (г. Москва). С 1975 года работал в КазНИИССА в должности
зав. лаборатории кинематических систем сейсмозащиты (сейсмоизоляции).
Имеет
степень доктора технических наук России и Казахстана.
3. Область научных интересов связана, главным образом, с сейсмоизоляцией зданий и сооружений при использовании кинематических фундаментов
(первое авторское решение предложено им в 1965 году).
4.
Основные результаты включают:
-расчетно-теоретическую оценку эффективности КФ в зданиях различного конструктивного исполнения;
-экспериментальные исследования динамической (сейсмической) реакции зданий, в том числе испытания около 20 натурных зданий на КФ;
-проектные разработки и анализ поведения зданий на КФ в условиях реальных землетрясений;
-разработку нормативных материалов по проектированию.
5. В список работ входит 2 монографии и около 40 статей (все по проблеме сейсмоизоляции), а также:
- три авторских свидетельства и два патента по той же проблеме.
участие в проектировании и оценка сейсмостойкости более 100 зданий, построенных с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ в России,
Казахстане, Узбекистане.
Инструкция по проектированию зданий с использованием сейсмоизолирующих фундаментов КФ. РДС РК-07-6 98 (Казахстан).
Електрон. адрес в настоящее время: [email protected] , Канада.
Согласно закона о СМИ редакция и журналисты имею право на свое мнение , свои журналистские
расследование , предложения замечания высказывать свободно , участвовать в выборах , публиковать
сои предложения для кандидатов в депутаты
Закон РФ от 27.12.1991 N 2124-1 (ред. от 01.07.2021) "О средствах массовой информации" (с изм. и
доп., вступ. в силу с 01.08.2021)
Статья 47. Права журналиста
271

272.

Журналист имеет право:
1) искать, запрашивать, получать и распространять
информацию;
2) посещать государственные органы и организации,
предприятия и учреждения, органы общественных
объединений либо их пресс-службы;
3) быть принятым должностными лицами в связи с
запросом информации;
4) получать доступ к документам и материалам, за
исключением их фрагментов, содержащих сведения,
составляющие государственную, коммерческую или
иную специально охраняемую законом тайну;
5) копировать, публиковать, оглашать или иным
способом воспроизводить документы и материалы при
условии соблюдения требований части первой статьи
42 настоящего Закона;
6) производить записи, в том числе с использованием
средств аудио- и видеотехники, кино- и фотосъемки, за
исключением случаев, предусмотренных законом;
7) посещать специально охраняемые места стихийных
бедствий, аварий и катастроф, массовых беспорядков и
массовых скоплений граждан, а также местности, в
272

273.

которых
объявлено
чрезвычайное
положение;
присутствовать на митингах и демонстрациях;
8) проверять
информации;
достоверность
сообщаемой
ему
9) излагать свои личные суждения и оценки в
сообщениях и материалах, предназначенных для
распространения за его подписью;
10) отказаться от подготовки за своей подписью
сообщения или материала, противоречащего его
убеждениям;
11) снять свою подпись под сообщением или
материалом, содержание которого, по его мнению, было
искажено в процессе редакционной подготовки, либо
запретить или иным образом оговорить условия и
характер использования данного сообщения или
материала в соответствии с частью первой статьи
42 настоящего Закона;
12) распространять подготовленные им сообщения и
материалы за своей подписью, под псевдонимом или без
подписи.
Журналист пользуется также иными правами,
предоставленными ему законодательством Российской
Федерации о средствах массовой информации.
Открыть полный текст документа
http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_1511/eb178008150140de536549da7256cf0f9a01714d/
273

274.

Федеральный закон от 27 декабря 1991 года N 2124-1 "Закон о средствах
массовой информации
274

275.

275

276.

С уважением , Зам. редактора газеты «Земля РОССИИ» Быченок Владимир Сергеевич
(09.05
1992), позывной «ВДВ», спецподразделение «ГРОМ», бригада "Оплот" г. Дебальцево,
ДНР, Донецкая область. [email protected]
Военкор редакции газеты «Земля РОССИИ» Данилик Павл Викторович,
позывной "Ден" , 2 батальон 5 бригады "Оплот" ДНР.(участнику боя при обороне
Логвиново, запирая Дебальцевский котел, д.р 6.02.1983) [email protected]
С оригиналом свидетельством газеты «Земля РОССИИ» № П 0931 от 16
мая 1994 можно ознакомится по ссылке
https://disk.yandex.ru/i/xzY6tRNktTq0SQ https://ppt-online.org/962861
С оригиналом свидетельство о регистрации «Крестьянского
информационного агентство» № П 4014 от 14 октября 1999 г можно
ознакомится по ссылке https://disk.yandex.ru/i/8ZF2bZg0sAs-Iw https://pptonline.org/962861
276