6947810@mail.ru Vladlena Taraskina most Fomina Maksim Yurevicha Primenenie SCAD raschete fermi baloki zheleznodorozhnogo Bailey bridge 796 str

Спец воен вестник «Армия Защитников Отечество" № 9 09.05.23
борник
тезисов докладов аннотация для Всероссийского съезда фундаментальных проблем теоретической и прикладной механике в Политехническом
Организация "Сейсмофонд" ОГРН: 1022000000824 ИНН" 2014000780 т/ф (812) 6947810 6947810@mail.ru 8126947810@internet.ru
Доц ПГУПС ЕГОРОВА О.А. инж. Богданова И.А. зам През ОО "Сейсмофон" .Уздин А.М., патентовед
.КОВАЛЕНКО Е. и лр Применение программного комплекса SCAD для расчет пластинчатой фермыбалки со встроенным бетонным настилом из стальных конструкций пролетами 18, 24 и 30 метров
замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ
«Ленпроекстальконструкция» для системы несущих элементов и элементов проезжей части
железнодорожного сборно-разборного надвижного армейского моста им Фомина М Ю
Расчет в SCAD Надвижной мост дружбы между братскими славянскими напродами проф Уздина ЛИИЖТ,
можно собрать за 24 часа пролетом 54 метра , ширина проезжей части 3.0 метра, Грузоподьемность
армейского автомобильного моста 3 тонн ( для машины скорой помощи) Для критических ситуаций
Мост Предложения для Минстроя ЖХХ Минобороны Минтранса по расчету в ПK SCAD 21.1.1.1
Подпрсссесор "Сталь" СП 16.1330.2011 п 7.1.1. на предельное равновесие и сдвиговую прочность , при
критических ситуациях статически неопределимых упругоплатических структурных балок стальных
ферм скрепленными сдвиговыми болтовыми соединениями, с овальными отверстиями, с большими
пермещениями по проевтироанию и строительству армейских сборно-разборных быстро собираемых
автомобильных и железнодорожных мостов с диагональными натяжными элементами верхнего и
нижнего пояса фермы со встроенным бетонным настилом . пролетом 54 метра , грузоподъемность 60
тонн, из стальных конструкций с применением замкнутых профилей прямоугольного сечения типа
"Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция" ) для ситсемы несущих элементов
проезжей части армейского сборно-разборное пролетное строение моста , с быстросъемными
упругоплатическими компенсаторами , со сдвиговой фрикционно-демпфирующей жесткостью в ПК SCAD
21.1.1.1 Постпроцессор "Сталь" СП 16.1330.2011, при сдвиговая прочность при действии поперечных сил
Q
Об упругопластическом анализе при воздействии сейсмических и кратковременных нагрузок в SCAD Office
Об упругопластическом анализе при воздействии сейсмических и
кратковременных нагрузок в SCAD Office
https://www.youtube.com/watch?v=o1COOdDQyuE
Фиалко Сергей Юрьевич, доктор технических наук, профессор Технического университета им. Тадеуша
Костюшки «Краковская Политехника», SCAD Soft, г. Краков (Польша) Об упругопластическом анализе
поведения зданий и сооружений при воздействии сейсмических и кратковременных нагрузок в SCAD Office
Проблема с коэффициентом «Предельная гибкость стенки из условия местной
устойчивости» в SCAD https://buildsam.ru/16059 https://ppt-online.org/1289259
Специальные технические условия по изготовлению упругопластической стальной ферм пролетного строения
армейского моста, пролетами 54 метров с использованием опыта КНР, c большими перемещениями на
предельное равновесие и приспособляемость , для автомобильного моста, шириной 3,2 метра, грузоподъемностью
60 тонн , сконструированного со встроенным бетонным настилом по изобретениям : «КОНСТРУКЦИЯ
УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО
С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные
конструкции покрытий производственных» № 2022111669 от 25.05.2022, «Сборно-разборный железнодорожный
мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022,
«Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролетного строения моста» № 2022115073
от 02.06.2022 ) на болтовых соединениях с демпфирующей способностью при импульсных растягивающих
нагрузках, при многокаскадном демпфировании из пластинчатых балок, с применением гнутосварных
прямоугольного сечения профилей многоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ
«Ленпроектстальконструкция») с использованием изобретений №№ 2155259 , 2188287, 2136822, 2208103, 2208103,
2188915, 2136822, 2172372, 2228415, 2155259, 1143895, 1168755, 1174616, 2550777, 2010136746, 165076, 154506
Применение программного комплекса SCAD Office для расчета стержневых конструкций
Учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей
Общественная организация "Сейсмофонд" УДК УДК 69.059.22
А.М.Уздин О.А.Егорова А.И.Коваленко и др Применение программного комплекса SCAD Office для
расчета стержневых конструкций Учебно-методическое пособие для студентов строительных
В пособие включено описание основных этапов расчета стержневых конструкций с
использованием программного комплекса SCAD Office.
Приведен справочно-методический материал по работе в среде SCAD Office.
Пособие предназначено для студентов строительных специальностей.
Рекомендовано заседанием кафедры «Строительные конструкции» Протокол № 07 от 12.05.2015
Оглавление
ТЕМА 1 ОСНОВЫ РАСЧЕТА В SCAD 4
1.1 Назначение SCAD 4
1.2 Типы конечных элементов 5
1.2.1 Библиотека конечных элементов 5
1.2.2 Описание стержневых конечных элементов. 6
1.3 Этапы выполнения расчета в SCAD 11
1.4 Запуск программы SCAD и подготовка к созданию РС 12
1.5 Создание геометрии расчетной схемы
15
1.5.1 Графическое представление расчетной схемы в общей системе координат
15
1.5.2 Проверка РС на корректность 19
1.6 Примеры создания расчетных схем 19
1.7 Назначения для элементов 22
1.7.1 Назначение/изменение типа конечных элементов 22
1.7.2 Назначение жесткостей элементов 23
1.7.3 Назначение опорных связей 25
1.7.4 Назначение шарниров в узлах элементов
27
1.7.5 Печать или сохранение расчетной схемы
28
1.8 Задание нагрузок на расчетную схему
28
1.8.1 Узловые нагрузки
28
1.8.2 Нагрузки на элементы
29
1.8.3 Загружения 31
1.9 Расчет
33
1.10 Постпроцессоры 34
1.11 Документирование
36
Введение
В настоящее время при проектировании строительных конструкций в проектных организациях значительная
часть расчетов выполняется с помощью специальных проектно-вычислительных комплексов (ПВК).
Применяемые в инженерной практике проектирования строительных конструкций ПВК отличаются друг от
друга методическими и сервисными разработками, но все они включают в себя статические и динамические
расчеты конструкций и отдельных их частей, выполняемые методами строительной механики. Алгоритмы
численных расчетов в этих программах в основном строятся на методе конечных элементов (МКЭ),
реализуемом в форме метода перемещений.
Тема 1 Основы расчета в SCAD 1.1 Назначение SCAD
Сборно-разборный дорожный надвижной мост со сдвиговыми компенсаторами проф ден ПГУПС Уздина А.М ( изобретения №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076,
2010136746, 2550777, 858604 «КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ
типовых структурных серии 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных» № 2022111669 от 25.05.2022,
«Сборно-разборный железнодорожный мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022,
«Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролет. строения моста» № 2022115073 от 02.06.2022
Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства «Защита и безопасность городов» «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН : 2014000780
ОГРН : 1022000000824 89219626778@mail.ru
Счет получателя СБЕР № 40817810455030402987 СБЕР 2202 2006 4085 5233
(921) 962-67-78
Наиболее доступным для изучения считается Structure construction automatic design (SCAD). Проектновычислительный комплекс Structure CAD реализован как интегрированная система прочностного анализа и
проектирования конструкций на основе МКЭ и позволяет определить напряженно-деформированное
состояние конструкций от статических и динамических воздействий, а также выполнить ряд функций
проектирования элементов конструкций.
В основу комплекса положена система функциональных модулей, связанная между собой единой
информационной средой. Эта среда называется проектом и содержит полную информацию о расчетной
схеме, сохраняется как файл с расширением SPR по умолчанию в папке SDATA. Расчетная схема (РС) - это
идеализированное описание конструкции в виде узлов, линий, связей, назначений жесткостей, нагрузок.
Функциональные модули SCAD:
1) Графический препроцессор - ввод исходных данных в интерактивном графическом режиме, и
Графический постпроцессор - графический анализ результатов расчета.
2) Процессор - выполнение статического и динамического расчетов, а также вычисления РСУ, комбинаций
загружений и т.д.
3) Документирование расчетов.
4) Проектирующие постпроцессоры - подбор арматуры, проверка сопротивлений и подбор сечений
элементов стальных конструкций.
SCAD включает большое количество постоянно развивающихся программ- сателлитов, основные из них
приведены на рисунке 1 :
Рисунок 1 - Программы-сателлиты, входящие в ПК SCAD
1.2 Типы конечных элементов
1.2.1 Библиотека конечных элементов
Все применяемые в настоящее время для расчета сооружений и конструкций программные комплексы
построены на использовании МКЭ. В МКЭ расчетная схема сооружения или конструкции представляется
как совокупность некоторых типовых конечных элементов (КЭ), соединенных между собой и с основанием
в жестких узлах. Библиотека КЭ содержит:
- различные виды стержневых систем, они характеризуются тем, что размер поперечного сечения много
больше его длины (колонны, балки, ригели), к ним относятся шарнирно-стержневые элементы, рамные,
балочного ростверка на упругом основании,
- пластинчатые (плоские), они характеризуются тем, что - их толщина много больше остальных размеров
(стена, фундаментная плита, перекрытие), к ним относятся плиты, оболочки, балки-стенки,
- объемные элементы, в которых сопоставимы геометрические размеры,
- специальные - моделируют условия, а не конструкцию, например, упругую связь, упруго-податливое
соединение.
Классификация конечных элементов приведена в таблице 1.
конструкцию, например, упругую связь, упруго-податливое соединение.
Тип КЭ
Содержание
Допустимые признаки еле мы
Вычисляемые усилия
1-10
Стержни
1 - плоской фермы
2 - плоским рамы
3 - Балочного ростверка
4 - пространственной фермы
5 - пространственный
6 - пространственный с учетом сдвига
7 - балочного ростверка на упругом основании
М.М(Му), Q(Gz) Мк(Мх), My, Qz N
М. Мк. My. Qz. Mz, Qy N, Мк. My, Qz. Mz, Qy MK(MX), My. Qz
10 - универсальный
1-5
в зависимости от типа схемы
11 20
Пластины
3,5
Мх, My, Мху, Qx, Qy
21-30
Элементы для решения плоско-напряженной
Для плоско-напряженной
задачи теории упругости (балка-стенка) и расчет плоского деформированного состояния 21,72. 29,30.
23,24.27
1,2,4.5
4,5
задачи: Мх, Ny, Txz:
Для плоской деформации: Wx, My, Nz, Txz
31 40
Элементы для решения объемной задачи
теории упругости
4,5
Мх, My, Nz, Txy, Ткг, Tyz
41-50
Оболочки
5
Мх, My, Txy,
51-G0
Упруго-податливые связи
Мх, My, Мху, Qx, Qy
61-70
Элементы для решения осесимметричной
11
Mx(r), MyQ,Mz(z),
71-80
задачи теории упругости Элементы для расчета многослойных пологих пластин и оболочек, учитывающие
поперечный сдвиг, обжатые слоев и кривизну
S
TxzfTrz)
Mx. My, Nz, Txy, TKZ, Tyz, вертикальное перемещение на границах слоев
Э1-90
Элементы для расчета многое лойных пол о гик пластин и сболочек, учитывающие межслоевые сдвиги и
кривизну
150 160
Нуль-элементы для расчета на заданные перемещения
1-5
200
Пустой элемент
любой
В МКЭ каждый КЭ рассматривается не только к общей системе координат, но и в своей собственной
(местной) системе координат. В местной системе координат выдаются результаты расчета по определению
усилий M, Q, N в узлах элементов и в его сечениях.
AZ
Y
о_
Вся стержневая система рассматривается в общей системе осей координат. Общая система используется при
назначении нагрузки на расчетную схему, и в этой системе определяются перемещения узлов расчетной
схемы. В SCAD используется правая система осей координат XYZ. Плоская стержневая система находится в
плоскости XOZ.
1.2.2 Описание стержневых конечных элементов.
Жесткостные характеристики стержневых КЭ
Для универсального пространственного конечного элемента задаются следующие жесткостные
характеристики упругой части в соответствии с типом стержневой процедуры, описанной в таблице 2:
EF - продольная жесткость (т);
Ely - изгибная жесткость относительно оси
Y1 (тм2).
EIz - изгибная жесткость относительно оси Z1 (тм2);
GIk -крутильная жесткость (тм ).
GFy - сдвиговая жесткость относительно оси Y (т).
GFz - сдвиговая жесткость относительно оси Z (т);
Примечание. Здесь и далее указаны базовые единицы измерения. Очевидно, что при выборе других единиц
измерения соответственно изменятся и единицы измерения используемых величин.
Таблица 2 - Типы стержневых процедур
Тип стержневой процедуры
Перечень задаваемых жесткостей
1
EF
2
EF EIy [GFy)
3, 7
EIy Gik
4
EF
5, 6
EF EIy EIz Gik [GFy GFz]
10
По признаку схемы Усилия в различных типах стержней
Усилия, которые могут возникать в разных типах КЭ стержней, а также возможные степени свободы их
узлов приведены в таблице 3.
Таблица 3 Усилия, возникающие в конечныхэлементах
Тип
КЭ
Краткое название
Плоскость (или параллельная
ей)
Перемещения узлов
Усилия
1
Шарнирный стержень плоской фермы
XOZ
X, Y
N
2
Стержень плоской рамы
XOZ
X, Y, UY
N, MY, QZ
3
Плоская изгибаемая балка
XOY
Z, их, Y
Мкр, MY, QZ
7
То же, на упругом основании
XOY
Z, UX, UY
Мкр, MY, QZ, Rz
4
Шарнирный стержень пространственной
произвольно
X, Y, Z
N
https://topuch.com/referat-po-teme-modelirovanie-razlichnih-variantov-sterjnevih/index2.html
фермы
5,10
Пространственный рамный стержень
произвольно
X, Y, 1
N, Мкр, MY, QZ, MZ,
- N - продольная сила (т),
- Мкр (или Мх) - крутящий момент (т-м), вращение относительно продольной оси Х1 стержня,
- My - изгибающий момент (т-м), вращение относительно оси Y1, вызывает растяжение-сжатие нижних и
верхних (по высоте сечения, по направлению оси Z1) волокон сечения,
- Qz - перерезывающая сила в направлении оси Z1 (т) по высоте сечения и соответствующая моменту My,
- Mz - изгибающий момент (т-м), вращение относительно оси Z1. вызывает сжатие- растяжение правых и
левых (по ширине сечения, по направлению оси Y1) волокон сечения,
- Qy - перерезывающая сила в направлении оси Y1 (т) по ширине сечения и соответствующая моменту Mz.
- Rz - отпор грунта (т)
https://forum.dwg.ru/showthread.php?t=41437
Единицы измерения вычисляемых усилий приведены в базовой системе единиц. Тип 1 «Стержень плоской
фермы»
Признак системы
Плоскость расположения
Степени свободы
1, 2, 4, 5
XOZ
X, Z
В пределах элемента этого типа отсутствует любая нагрузка (нагрузка на ферму приводится к ее
узлам). Элемент предназначен для расчета плоских стержневых систем с учетом только линейных
деформаций (сжатие, растяжение), расположен в плоскости XOZ, шарнирно соединен с другими КЭ. В
результате расчета определяются только продольные усилия N, постоянные по длине стержня (остальные
отсутствуют): при N>0 - растяжение, при N<0 - сжатие.
Жесткостная характеристика - только EF - продольная жесткость, где E - модуль упругости, F- площадь
поперечного сечения.
Ниже приведена расчетная схема плоской фермы, состоящая из 25 таких конечных элементов, соединенных
между собой в 14 узлах. Ферма соединена с жестким основанием тремя связями (двумя в узле 1 и одной в
узле 7).
Тип 2 «Стержень плоской рамы»
Признак системы
Плоскость расположения
Степени свободы
2, 4, 5
XOZ
X, Z, Uy
Конечный элемент предназначен для расчета плоских стержневых систем без учета сдвиговых
деформаций (только сжатие и изгиб), расположен в плоскости XOZ, жёстко соединен с другими КЭ. В
отличие от элемента фермы в поперечных сечениях КЭ типа 2 и по его концам (1 и 2) возникают не только
продольные усилия N, но и изгибающие моменты My и поперечные силы Qz.
Жесткостные характеристики:
- EF - продольная жесткость (жесткость стержня на растяжение/сжатие),
- EI - изгибная жёсткость относительно оси OY, где I - момент инерции сечения.
В рассчитываемой плоской раме в пределах элемента типа 2 могут действовать любые сосредоточенные и
распределенные нагрузки, находящиеся в той же плоскости.
Ниже элемент типа 2 показан в общем случае, когда он в расчетной схеме присоединяется к жесткому узлу
тремя жесткими связями, в которых и возникают указанные усилия. Возможно присоединение этого
элемента к узлам и меньшим числом связей, обеспечивающим его присоединение к стержневой системе.
Тогда и число ненулевых усилий по его концам будет соответствующим. Например, если в узле 1 имеется
шарнирное соединение с узлом совокупности элементов, то усилие M1 будет нулевым (в шарнире
изгибающий момент равен нулю).
Тип 3 «Стержень балочного ростверка»
Признак системы
Плоскость расположения
Степени свободы
3, 5
XOY
Z, Ux, Uy
Конечный элемент предназначен для расчета плоских стержневых систем с учетом изгибных и
крутильных деформаций и используется, если нужно учесть кручение (на сжатие, растяжение не работает),
расположен в плоскости XOY, жестко соединен с другими КЭ.
Жесткостные характеристики: EIy - изгибная жёсткость,
Икр - крутильная жесткость, (1кр - полярный момент инерции) В результате расчета определяются My, Qz,
Мкр=Мх
Тип4 «Стержень пространственной фермы»
Признак системы
Плоскость расположения
Степени свободы
4, 5
произвольно
X, Y, Z
Тип5 «Стержень пространственной рамы»
Признак системы
Плоскость расположения
Степени свободы
произвольно
X, Y, Z, Ux, Uy, Uz
Работает на сжатие, изгиб, кручение. Жесткостные характеристики EF, EIy, EIz, СТкр
В результате расчета определяются N, M^ My, Qz, Mz, Qy Тип10 «Универсальный стержень»
Признак системы
Степени свободы
1
X, Z,
2
X, Z, Uy
3
Z, Ux, Uy
4
X, Y, Z,
5
X, Y, Z, Ux, Uy, Uz
Плоскость расположения
Все КЭ с 1 по 9 - частные случаи КЭ 10
Примеры других КЭ
1.3 Этапы выполнения расчета в SCAD
Работа в SCAD условно разделена на следующие этапы.
Этап 1. Запуск программы SCAD и подготовка к созданию расчетной схемы
1) Запуск программы SCAD.
2) Создание нового проекта для выполнения расчета заданной стержневой системы и его наименование.
3) Задание имени файла в директории SDATA, в котором будет сохраняться вся информация по введенным
исходным данным. Выход на схему «Дерево проекта» для начала работы.
4) Открытие окна «Расчетная схема» для формирования РС рассматриваемой стержневой системы.
Этап 2. Создание расчетной схемы стержневой системы
1) Графическое представление РС в общей системе координат для всей стержневой системы с нумерацией
узлов и элементов и местных систем координат для каждого элемента отдельно.
2) Назначение типа КЭ.
3) Назначение жесткости элементов.
4) Назначение опорных связей.
5) Назначение шарниров в узлах элементов.
6) Печать или сохранение расчетной схемы
Этап 3. Создание загружений РС
1) Задание узловой нагрузки.
2) Задание нагрузки на элемент.
3) Создание и сохранение загружений.
4) Печать или сохранение РС с созданными загружениями.
Этап 4. Выполнение линейного расчета и представление его результатов
1) Выполнение линейного расчета, в котором реализуется алгоритм решения задачи МКЭ по определению
перемещений узлов (в общей для стержневой конструкции системе координат) и усилий в намеченных для
расчета сечениях элементов (в местной системе координат).
2) Представление полученных результатов расчета стержневой системы в виде эпюр усилий в ее элементах
и картины перемещений узлов. Их сохранение и печать.
3) Представление полученных результатов расчета стержневой системы в виде таблицы с усилиями в
намеченных сечениях элементов и таблицы перемещений узлов расчетной схемы. Их сохранение и печать.
1.4 Запуск программы SCAD и подготовка к созданию РС
После запуска SCAD на экране появится окно, имеющее меню из трех разделов - Проект, Опции, Справка и
инструментальную панель из 5 кнопок.
1) Для создания нового проекта нужно щелкнуть по кнопке ^ШШшИ «Создать НОВЫЙ проект», на экран
ВЫВОДИТСЯ диалоговое ок- проект Опции ^Справка но Новый проект.
Замечание. Создать проект можно также путем импорта (меню ПРОЕКТ) из текстового представления
схемы, а геометрию можно задать в AutoCAD, преобразовывая затем графический файл в файл формата
DXF.
[ Единицы измерений
2) по кнопке Единицы измерения открывается окно «Единицы измерения», в котором назначают входные
единицы измерения основных величин (кН, м, мм) и точность кнопками
Внимание! Назначение единиц измерения выполняется только при создании нового проекта и в дальнейшем
не может быть
Наименование [лаб.работа 1
Организация АптГТУ
Г Вариация моделей Единицы измерения
ОК
В
Новый проект
Нормы проектирования
I СНГ"
II
Справка
Тип схемы |l - Плоская шернирно-стержневея система
3) в списке Тип схемы выбирают тип РС. Тип схемы определяет состав и максимальное количество степеней
свободы в узлах РС и характеризует особенности ее напряженно- деформируемого состояния:
- при расчете плоской фермы используется КЭ в виде стержня шарнирно соединенного по концам с узлами
фермы. Поэтому для фермы выбирают: 1. Плоская шарнирно-стержневая система.
- при расчете плоских балок и рам используется КЭ типа 2. В этом случае в окне надо выбрать: 2. Плоская
рама.
- при расчете пространственной структуры используется КЭ в виде стержня общего вида. В окне выбирается
5. Система общего вида. Она же и устанавливается по умолчанию.
Характеристика признаков типов расчетной схемы:
Признак 1 - схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 2 степени свободы - линейные
перемещения вдоль осей X, Z или Х2, Z2. В этом признаке схемы рассчитываются плоские фермы и балкистенки.
Признак 2 - схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 3 степени свободы - линейные
перемещения вдоль осей X, Z или Х2, Z2 и поворот вокруг оси Y или Y2. В этом признаке схемы
рассчитываются плоские рамы и допускается включение элементов ферм и балок-стенок.
Признак 3 - схемы, располагаемые в плоскости XOY; каждый узел имеет 3 степени свободы - линейное
перемещение вдоль оси, Z или Z2 и повороты вокруг осей X, Y или Х2, Y2. В этом признаке
рассчитываются балочные ростверки и плиты; допускается учет упругого основания.
Признак 4 - пространственные схемы, каждый узел которых имеет 3 степени свободы - линейные
перемещения вдоль осей X, Y, Z или Х2, Y2, Z2. В этом признаке рассчитываются пространственные фермы
и объемные тела.
Признак 5 - пространственные схемы общего вида с 6 степенями свободы в узле. В этом признаке схемы
рассчитываются пространственные каркасы, оболочки и допускается включение объемных тел, учет
упругого основания и т.п.
- окно закрывают по кнопке ОК и выдается запрос о создании и сохранении проекта.
5) Проект сохраняется в папке с именем SDATA. Файл имеет расширение *.spr. Созданный файл будет
храниться в указанной папке, а затем имя файла будет присвоено всем служебным файлам и порождаемым в
процессе работы комплекса файлам с результатами. Эти рабочие файлы будут храниться в рабочей папке
SWORK.
и;
6) Проект в следующем сеансе работы можно открыть по кнопке * . Открытие этого файла приведет к
открытию схемы Дерево проекта, приведенного на рисунке 2. Дерево проекта включает четыре раздела
первого уровня: Исходные данные, Расчет, Результаты и Конструирование. Оно отображает доступность
функций SCAD, из него можно инициализировать любое действие: ввод данных, расчет, анализ результатов.
— щ) Проект Structure CAD Версия 7.29 R.3
— Ша] ферма!
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
I5J] Расчетная схема
MJj Специальные исходные данные
РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТЫ КОНСТРУИРОВАНИЕ
Сборно-разборный дорожный надвижной мост со сдвиговыми компенсаторами проф ден ПГУПС Уздина А.М ( изобретения №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076,
2010136746, 2550777, 858604 «КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ
типовых структурных серии 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных» № 2022111669 от 25.05.2022,
«Сборно-разборный железнодорожный мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022,
«Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролет. строения моста» № 2022115073 от 02.06.2022
Фонд поддержки и развития сейсмостойкого строительства «Защита и безопасность городов» «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН : 2014000780
ОГРН : 1022000000824 89219626778@mail.ru
Счет получателя СБЕР № 40817810455030402987 СБЕР 2202 2006 4085 5233
(921) 962-67-78
Ответ на письмо инженерных войск от 10 октября 2022 № 567/Н/5499 на УГ -88073 от 29 сентября
2022 от ветерана боевых действий , инвалида первой группы Президента организации "Сейсмофонд" при СПб
ГАСУ Мажиевым Хасан Нажоевичем по вопросу представления предложений по описанию конструкции,
тактико-технических характеристик, схемы и анализ ранее проведенных, в том числе за рубежом,
разработок. До настоящего времени указанные материалы в УНИВ ВС не поступали. Отсутствие данной
информации не позволяет сделать вывод о целесообразности реализации Вашего предложения. Поэтому
организация "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ и представляет опыт Университета Монтана США ,
Китайское народной Республики, Великобритании блока НАТО, по этому вопросу для разработки рабочих
чертежей с учетом опыта Университета Монтано США для отечетсвенных быстровозводимого, быстро
собираемого железнодорожного моста из стальных конструкций, с применением замкнутых гнутосварных профилей
прямоугольного сечения для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сборно-разборного
пролетного надвижного строения железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными
компенсаторам, гасителем вибрационных напряжений от динамических нагрузок с учетом опыта наших
американских инженеров из штата Монтана ( река Суон, США) из блока НАТО, США, Канады, Великобритании
Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат №
RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015), ОО "Сейсмофонд" ОГРН:
1022000000824 seismofond@list.ru т/ф (812) 694-78-10, (921) 962-67-78 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул д 4
ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4, ФГБОУ ВПО ПГУПС № SP01.01.406.045 от
27.05.2014, 190031, Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН: 2014000780 9967982654@mail.ru produktsiisertifikatsiya@yahoo.com
(911) 175-84-65, ( 996) 798-26-54, (951) 644-16-48 Всего 518 стр
УТВЕРЖДАЮ: Президент ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824 Мжиев Х.Н. 13.10. 2022
стр
Всего : 577
Специальные технические условия надвижки пролетного строения из стержневых пространственных структур с
использованием рамных сбороно-разборных конструкций с использованием замкнутых гнутосварных профилей прямоуголного
сечения, типа "Молодечно" (серия 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструция"), МАРХИ ПСПК", "Кисловодск" ( RU 80471
"Комбинированная пространсвенная структура" ) на фрикционно -подвижных соедеиний для обеспечения сейсмостойкого
строительства железнодорожных мостов в Киевской Руси https://ppt-online.org/1148335 https://disk.yandex.ru/i/z59-uU2jA_VCxA
Техническое задание на разработку быстровозводимого, быстро собираемого железнодорожного моста из
стальных конструкций, с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения для системы
несущих элементов и элементов проезжей части армейского сборно-разборного пролетного надвижного строения
железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными компенсаторам, гасителем вибрационных
напряжений от динамических нагрузок с учетом опыта наших американских инженеров из блока НАТО, США,
Канады, Великобритании
Стальные ферменные мосты являются эффективным и эстетичным вариантом для пересечения автомобильных дорог. Их
относительно небольшой вес по сравнению с пластинчато-балочными системами делает их желательной альтернативой как с
точки зрения экономии материалов, так и с точки зрения конструктив-ности. Прототип сварной стальной фермы,
сконструированной со встроенным бетонным настилом, был предложен в качестве потенциальной альтернативы для проектов
ускоренного строительства мостов (ABC) в Монтане. Эта система состоит из сборно-разборной сварной стальной фермы,
увенчанной бетонным настилом, который может быть отлит на заводе-изготовителе (для проектов ABC) или в полевых условиях
после монтажа (для обычных проектов). Чтобы исследовать возможные решения усталостных ограничений некоторых сварных
соединений элементов в этих фермах, были оценены болтовые соединения между диагональными натяжными элементами и верхним
и нижним поясами фермы. В этом исследовании для моста со стальной фермой, скрепленной болтами /сваркой, были оценены как
обычная система настила на месте, так и ускоренная система настила моста (отлитая за одно целое с фермой). Для более точного
расчета распределения нагрузок на полосу движения и грузовые автомобили по отдельным фермам была использована 3D-модель
конечных элементов. Элементы фермы и соединения для обоих вариантов конструкции были спроектированы с использованием
нагрузок из комбинаций нагрузок AASHTO Strength I, Fatigue I и Service II. Было проведено сравнение между двумя конфигурациями ферм
и длиной 205 футов. пластинчатая балка, используемая в ранее спроектированном мосту через реку Суон. Оценки материалов и
изготовления показывают, что стоимость традиционных и ускоренных методов строительства на 10% и 26% меньше,
соответственно, чем у пластинчатых балок, предназначенных для переправы через реку Суон.
Испытательного центра СПб ГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат №
RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015), ОО "Сейсмофонд" ОГРН:
1022000000824 seismofond@list.ru т/ф (812) 694-78-10, (921) 962-67-78 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул д 4
ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4, ФГБОУ ВПО ПГУПС № SP01.01.406.045 от
27.05.2014, 190031, Организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ИНН: 2014000780 9967982654@mail.ru produktsiisertifikatsiya@yahoo.com
(911) 175-84-65, ( 996) 798-26-54, (951) 644-16-48 Всего 518 стр
УТВЕРЖДАЮ: Президент ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824 Мжиев Х.Н. 13.10. 2022
стр
Всего : 518
А, ИССЛЕДОВАНИя по изобртеним проф дтн ПГУПС Уздина А М проведены в СЩА СБОРНЫХ СИСТЕМ НАСТИЛА МОСТА ИЗ СТАЛЬНЫХ
ФЕРМ FHWA/MT-17-009/8226-001 Итоговый отчет подготовлен для ДЕПАРТАМЕНТА ТРАНСПОРТА ШТАТА МОНТАНА в сотрудничестве
с ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМИ ПРОГРАММАМИ МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА США ФЕДЕРАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
MUTk Ноябрь 2017 г. подготовлен Дэймоном Фиком, доктором ФИЛОСОФИИ, ЧП Тайлером Кюлем Майклом Берри, доктором
ФИЛОСОФИИ.Д Джерри Стивенс, доктор философии, ЧП "Вестерн Транспорт" в США
INVESTIGATION OF PREFABRICATED STEEL-TRUSS BRIDGE DECK SYSTEMS
fhwa/mt-17-009/8226-001 Final Report prepared for the state of montana department of transportation
in cooperation with the u.s. department of transportation federal highway administration November 2017
prepared by Damon Fick, Ph.D., PE Tyler kuehl Michael Berry, Ph.D Jerry Stephens, PhD., PE Western Transportation Institute Montana
State university - Bozeman
МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНОБОРОНЫ РОССИИ) Х.Н. МАЖИЕВУ 72. ф^а,/ ru
г. Москва, 119160 « /#>» октября 2022 г. № 565/Н/^-^ На №УГ-88073 от 29 сентября 2022 г. Уважаемый
Хасан Нажоевич!
В соответствии со ст. 8 Федерального закона от 2 мая 2006 г. № 59-ФЗ «О порядке рассмотрения
обращений граждан Российской Федерации» Ваше обращение по вопросу использования
быстровозводимых, автомобильных мостов из стальных конструкций покрытий производственных зданий с
пролетами 18, 24 и 30 метров с применением замкнутых гнуто-сварных профилей прямоугольного сечения
в Управлении начальника инженерных войск Вооруженных Сил Российской Федерации (далее - УНИВ ВС)
повторно рассмотрено.
На данное обращение направлен ответ за исх. 565/Н/4984 от 14 сентября 2022 г. В ответе указано, что
представленное предложение не содержит описание конструкции, тактико-технические характеристики,
схемы и анализ ранее проведенных, в том числе за рубежом, разработок. До настоящего времени
указанные материалы в УНИВ ВС не поступали. Отсутствие данной информации не позволяет сделать вывод
о целесообразности реализации Вашего предложения.
Благодарю Вас за активную гражданскую позицию и желание помочь Вооруженным Силам Российской
Федерации.
Врио начальника инженерных войск Вооруженных Сил Российской Федерации А.Круглов
Kruglovu Inzh voyska Listi katalozhniei Most plasticheskix stalnix ferm shtate Montana reky Suon USA NATO 415
https://disk.yandex.ru/i/fCYvuumkKNyJ3w
Kruglovu Inzh voyska Listi katalozhniei Most plasticheskix stalnix ferm shtate
Montana reky Suon USA NATO 415
https://studylib.ru/doc/6370495/kruglovu-inzh-voyska-listi-katalozhniei-most-plasticheski...
https://mega.nz/file/7aQxzLCL#stVFq004Wk2szsYC-2PKH-4nZuTwFKeHruP_17YnLps
https://mega.nz/file/DexkTIKZ#EAIIItqkgzjmczgmhfnRngYLwzuvrn1K8sWRuBqVdPU
БЫСТРО-ВОЗВОДИМЫЕ дорожные мосты из стальных конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м с применением замкнутых
гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроектстальконструкция» ) для системы несущих элементов и элементов
проезжей части дорожного сборно-разборного пролетного надвижного строения дорожного моста, с быстросъемными упругопластичными компенсаторами со
сдвиговой фрикционно-демпфирующей жесткостью со сдвиговой фрикционно-демпфирующей прочностью, согласно заявки на изобретение
«КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии 1.460.3-14
ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных» № 2022111669 от 25.05.2022, «Сборно-разборный железнодорожный мост» №
2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от 21.06.2022, «Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний
пролет. строения моста» № 2022115073 от 02.06.2022 и на осн. изобрет 1143895, 1168755, 1174616, 2550777, 2010136746, 165076.
ОРГАН ПО СЕРТИФИКАЦИИ: ФГБОУ
СПб ГАСУ № RA.RU.21 СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4, организация
«Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824, т/ф (812) 694-78-10, (996)798-26-54, (994) 434-44-70 89219626778@mail.ru
(аттестат № RA.RU.21СТ39, выдан 27.05.2015)
Полное наименование
ФОНДА ПОДДЕРЖКИ И РАЗВИТИЯ СЕЙСМОСТОЙКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА "ЗАЩИТА И БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРОДОВ" "СЕЙСМОФОНД"
Сокращенное наименование
Организация «СЕЙСМОФОНД» при СПб ГАСУ
ОГРН
1022000000824
ИНН
2014000780
КПП
201401001
Юридический адрес
364024, г.Грозный, ул. им. С.Ш. Лорсанова, д.6
Фактический адрес
190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4 ( ФГБОУ СПб ГАСУ ) ОГРН: 1022000000824
Телефон и факс
т/ф (812) 694-78-10 8126947810@internet.ru
Президент
Мажиев Хасан Нажоевич (921) 962-67-78, (911) 175-84-65
8126947810@ranmler.ru
ОКВЭД
21.12 Деятельность профессиональных организаций
ОКПО
45270815
ОКАТО
96401364
6947810@mail.ru
9111758465@bk.ru t8126947810@inbox.ru
Название банка
СБЕР Счет получателя 40817810555031236845 Карта СБЕР 2202 2007 8669 7605
Расчетный счет
40817810555031236845
БИК
044030653
Корреспондентский счет
30101810500000000653
http://188.254.71.82/rao_rf_pub/?show=view&id_o
bject=DCB44608D54849B2A27CFEFEBEF970D4
ИЗГОТОВИТЕЛЬ: ФГАОУ ВО «СПбПУ» № RA.RU.21ТЛ09 от 26.01.2017, 195251, СПб, ул. Политехническая, д 29,
организация
« Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824, т/ф (812) 694-78-10 https://www.spbstu.ru 89219626778@mail.ru
(994) 434-44-70 (аттестат № RA.RU.21ТЛ09, выдан 26.01.2017) Президент организации «Сейсмофонд» при СПб
ГАСУИНН: 2014000780 Мажиев Х.Н. https://pub.fsa.gov.ru/ral/view/26088/applicant 89219626778@bk.ru (921) 962-6778, (911) 175-84-65 СБЕР 2202 2006 4085 5233 Счет получателя СБЕР № 40817810455030402987
Рисунок 2 - Дерево проекта
7) Необходимо войти в раздел Исходные данные и выбрать раздел второго уровня
Расчетная схема. В результате откроется рабочее окно, приведенное на рисунке 3, по созданию расчетной
схемы. В нем имеется шесть функциональных подразделов. Каждому подразделу соответствует своя
инструментальная панель с рабочими кнопками. Сначала окно откроется с активной инструментальной
панелью раздела Управление.
Одновременно в окне появятся две подвижные инструментальные панели: Фильтры отображения и
Визуализации. Можно изменить размеры сторон этих панелей и сделать их удобными для размещения в
поле окна вместе с РС. Фильтры служат для управления отображением РС, когда отдельными кнопками
назначаются вид и правила отображения характеристик и атрибутов РС. Панели видны только в том случае,
если на инстру
ментальной панели в разделе Управление соответственно нажаты кнопки
Рисунок 3 - Окно ПК SCAD в режиме «Расчетная схема» В нижней строке имеется возможность выбора
курсора для работы в приложении.
стандартный курсор - я1!я выбора функции, режима или операции;
перекрестье с центральной мишенью - я1!я выбора одного узла или элемента;
перекрестье с изображением прямоугольника - я1!я выбора группы узлов или элементов при помощи рамки
прямоугольной формы;
перекрестье с изображением произвольного многоугольника - для выбора группы узлов или элементов при
помощи рамки произвольной формы.
1.5 Создание геометрии расчетной схемы
При выборе Расчетная схема открывается рабочее окно по созданию РС, в котором по умолчанию активным
является подраздел Управление.
Наиболее часто используемые кнопки:
Выход в дерево проекта - после нажатия на эту кнопку препроцессор закрывается и управление передается
дереву проекта.
^^ Упаковка данных - исключение из проекта удаленных узлов и элементов с дальнейшей перенумерацией.
Сохранение образа экрана в файле с расширением wmf.
. Экспресс-контроль исходной схемы.
1.5.1 Графическое представление расчетной схемы в общей системе координат
Создание геометрического изображения РС плоских ферм, рам и балок может быть выполнено двумя
способами:
1) с использованием готовых типовых схем плоских стержневых систем;
2) с последовательным вводом сначала координат узлов элементов РС, а затем изображением самих
элементов между узлами (вводом элементов),
Возможна также комбинация этих способов. 1. Построение РС плоской стержневой системы с
использованием типовых схем
панели, выбрать
Для создания РС этим способом необходимо войти в подраздел Схема, при этом появится соответствующая
инструментальная панель.
Для построения РС плоской фермы следует нажать кнопку
конфигурацию фермы и задать её геометрические параметры, приведенные на рисунках:
, конфигурацию раДля построения PC рамы и балки следует нажать кнопку мы и задать её геометрические, жесткостные
параметры, а также связи.
2. Построение РС плоской стержневой системы способом последовательного ввода узлов и элементов
В этом способе каждый узел и элемент РС вводится отдельно.
Узел - это ключевые точки РС, в которых соединяются элементы и вычисляются перемещения. Узлы
устанавливаются: по концам элемента, в местах соединений стержней, в местах установки связей и
шарниров, и в тех точках, где необходимо определить перемещения. Узлы задаются координатами в общей
системе координат.
Элемент - это стержень с определенными размерами и набором характеристик.
Замечание. Предварительно рекомендуется изобразить на бумаге вид РС с указанием номеров узлов и
элементов. Затем необходимо выбрать узел, в котором будет находиться начало общей системы осей
координат и изобразить направление координатных осей. После этого можно начать процедуру ввода узлов
по их координатам в общей системе координат.
Номер узла отражает его очередность при вводе узлов. Узлы элементов балки обычно вводятся
последовательно слева направо. Поэтому первый номер будет у левого крайнего узла, а наибольший номер у крайнего правого. В ферме сначала нумеруются элементы нижнего пояса и их узлы по направлению оси X,
затем узлы верхнего пояса в направлении возрастания координат X узлов. Аналогично нумеруются узлы
рам.
В программе SCAD информация о том, где находится начало общей системы координат и как направлены ее
оси, выясняется нажатием кнопки 11на панели Фильтры
отображения.
Ввод узлов
«Узлы». Появляется инструментальная панель для работы с узлами РС, при
веденная на рисунке:
«Ввод узлов». В результате откроется диалоговое окно. Первый узел обычно вводится
На панели щелкают по кнопке
с нулевыми координатами и нажимается кнопка Добавить В
результате, при нажатой на панели Фильтр кнопке поле окна для изображения РС появится изображение
узла, а
- номер узла. Затем, в соответствии с
при нажатой кнопке предварительно назначенными номерами узлов вводятся координаты последующих
узлов. Выход из окна - по кнопке
Для ввода узлов необходимо открыть подраздел Узлы и элементы и щелкнуть по
Закрыть\. Окно можно вызвать повторно. Замечание 1. Если координаты узлов вводятся с определенным
шагом, то можно
- использовать флажок «Повторить» в окне и указать приращения в виде dx, dz;
- использовать кнопку «Ввод дополнительных узлов между узлами» на панели инструментов.
на подразделе Узлы и элеменУдаленные узлы можно посмотЗамечание 2. Узлы можно удалять по кнопке ты, а впоследствии восстанавливать по кнопке
?Hi
ретъ на панели Фильтр по кнопке Ввод элементов
+/
Ввод стержневого элемента представляет собой соединение прямой линией его концевых узлов. Для этого
необходимо:
На инструментальной панели подраздела Узлы и элементы нажать кнопку — 1* Появляется
инструментальная панель для работы с элементами РС, приведенная на ри сунке:
Проект Файл Опции Операции Сервис Отмена операции Справка
На появившейся инструментальной панели нажать кнопку
«Добавление
стержней». Далее следует подвести курсор к узлу, который предполагается быть узлом 1
(по нумерации в местной системе координат), нажать левую клавишу мыши и протянуть линию до узла 2
(по нумерации в местной системе координат).
Замечание 1. Ось X1 местной системы координат стержневого элемента совпадает с его осью и имеет
положительное направление от узла 1 к узлу 2 элемента. Местная и общая система координат является
правой. Это определяет направление осей Y1 и Z1 по отношению к оси X1. Для горизонтального
стержневого элемента принято направлять ось X1 вправо, т.е. левый узел элемента (начало местной системы
координат) имеет номер 1, а правый номер 2. Для вертикального стержневого элемента принято направлять
ось X1 вверх. В этом случае в местной системе координат нижний узел отмечается номером 1, а верхний
номером 2.
стержня»
Замечание 2. Горизонтальные элементы надо направлять слева направо, вертикальные элементы - снизу
вверх.
Если при этом на панели Фильтр нажата кнопка kNe «Номера элементов», то поя
вится номер введенного элемента. При нажатии на Фильтре кнопки ' будет обозначена местная система
координат элемента.
Если узлы и элементы являются регулярными, то можно ввести 2 крайних узла, соединить их элементом, а
затем разбить его на N элементов и узлов кнопкой «Разбивка
У}.
Замечание 1. В подразделе Узлы и элементы можно добавить стержень с учетом
или выполнить дробление стержней с учетом промежуточпромежуточных узлов *
*
Замечание 2. Узлы можно удалять по кнопке ffl I в подразделе Узлы и элементы, а также восстанавливать по
кнопке J-5—. Удаленные узлы можно посмотреть на панели
Фильтр по кнопке "т т I. Если удаляется узел, то удаляются примыкающие к нему элементы. Свободные
узлы после удаления элемента ПОМЕЧАЮТСЯ КАК УДАЛЕННЫЕ. Впоследствии их можно восстановить.
Информацию об отдельном узле или элементе можно получить по кнопкам на панели Фильт
ры:
кнопка
'й
Информация об элементе
Кнопка
Информация об узле
После создания геометрии РС рекомендуется проверить её на корректность. 1) Найти и объединить
совпадающие узлы:
- отображение совпадающих узлов: панель Фильтры, кнопка
«I
I 'L
- отображение совпадающих элементов: панель Фильтры, кнопка!
- объединить совпадающие узлы: вкладка Узлы и элементы, Узлы, кнопка
на вкладке Управление. После упаков-
1.5.2 Проверка РС на корректность
- объединить совпадающие элементы: вкладка Узлы и элементы, Элементы, кнопка
на вкладке Управление,
1.6 Примеры создания расчетных схем
Пример 1 Создание расчетной схемы балки, приведенной на рисунке 4:
Рисунок 4
L=6 м, C=1.2 м, h=0.6 м P=10 кН, (у f= 1.1) q=3 кН/м, (yf=1.2) EF=5.17-105 кН EIy=388 кНм1
https://topuch.com/referat-po-teme-modelirovanie-razlichnih-variantov-sterjnevih/index5.html
1) Войти в SCAD, создать новый проект , указать идентификацию проекта, задать тип входных данных
КЭ=2, тип схемы - 2 «Плоская рама».
2) Дерево проекта - Расчетная схема - Узлы и элементы - Узлы ° Ч - Ввод узлов
м
3) Ввести координаты Узла 1 (0, 0) и Узла 2 (7.2, 0) и закрыть окно.
5) Для получения узлов и элементов с h=0.6 м разбить созданный элемент на части,
щелкнув по кнопке И Разбивка стержня. В появившемся окне выбрать «На N равных участков» и указать
количество участков 12.
+/
4) Кнопка Элементы
, Добавление стержней L_J. Провести линию (элемент) от
\
.
Узла1 к Узлу2 и подтвердить по кнопке
6) Включить нумерацию узлов, элементов и жесткости элементов. Изображение полученной схемы
приведено на рисунке 5
Рисунок 5 - Расчетная схема балки
Пример 2 Расчет фермы, заданной расчетной схемой, приведенной на рисунке:
Рисунок 6 Генерация прототипа фермы
б)
Результирующее изображение схемы приведено на рисунке 7.
Проект Файл Опции Операции Сервис
Справка
Управление J[ Схема
| Назначения
J[ Узлы и Элементы J[ Загружения |
Группы
ZT
-Ь* Structure CAD (ферма 1) (C:\Program Files\SCAD Office\SDflTA\Kypc 3\30151\ф1-0102)
^[?jxj
Рисунок 7
1.7 Назначения для элементов
Назначение связей, шарниров и жесткостных характеристик выполняются в подразделе Назначения.
Проект Файл Опции Операции Сервис Справка
| Перевернуть местную ось XI стержня |
Управление Т~
1
Г
Схема
Назначения
Узлы и Элементы
Т Загружения Т Группы
1.7.1 Назначение/изменение типа конечных элементов
При создании нового проекта тип рассчитываемой стержневой системы уже назначался при выборе схемы.
После построения РС в рабочем окне рекомендуется с помощью
фильтра отображения проверить тип КЭ нажатием кнопки элемента не подтвердился, например, остался
указанный по умолчанию тип 5, или на введенном элементе не указан тип, то необходимо в подразделе
Назначения на панели нажать кнопку BfL. Откроется окно с типами КЭ. В нем при расчете стержневой
системы выбрать переключатель «Стержень» и указать тип стержня.
. Если назначенный тип
Назначение типа элемента
Стержень | стерЖень плоской Фермы
С" Оболочка С" Плита С" Балка-стенка С" Объемный
2 Стержень плоской рамы
3 Стержень балочного ростверка
4 Стержень пространственной Фермы
5 Пространственный стержень
6 Стержень со сдвиговой жесткостью
7 Стержень балочного ростверка 10 Универсальный стержень
С Осесимметрнчный Учет геометрической нелинейности С Многослойный
Признак системы ? 2,4,5 Положение - в плоскостиXoZ Степени свободы ? XZ,Ujj Упругое основание
2
i
Нажатие кнопки ОК приводит к закрытию окна. Теперь курсором на РС надо щелкнуть по стержню. Линия,
изображающая элемент, изменит первоначальный цвет на
красный. На инструментальной панели нажимается кнопка или Enter. При этом элементу возвращается
исходный цвет. При нажатой на панели фильтров отображения кноппоявится номер типа элемента. Если подобным образом надо отметить сразу несколько элементов, то их
можно выделить все сразу с помощью вызова правой кнопкой мыши окна Выбор узлов и элементов.
ке
1.7.2 Назначение жесткостей элементов
ку S^R, после чего появится окно, приведенное на рисунке 8. На 1-ой закладке следует выбрать способ
задания, а на последующих - конкретные значения.
При численном описании указываются заранее вычисленные жесткост- ные характеристики. Например, как
приведено на рисунке 9. Иногда, если поставлена задача определения только усилий, например, в стержнях
фермы, то жесткость может быть задана произвольно, например, EF=1 в численном описании.
г Т ип э леменга —
С Стержень плоской фермы (Тип 1)
С Стержень плоской рамы (Тип 2]
С Стержень балочного ростверка (Тип 3)
С Стержень пространственной Фермы (Тип 4)
(•" Пространственный стержень (Тип 5)
^ Пространственный стержень с учетом сдвига (Тип 6)
г- Стержень балочного ростверка на упругом основании (Тип 7]
j" Сдвиг
Физико-механические характеристики элемента позволяют описать их 5 способами:
- численно,
- через геометрические характеристики параметрических (типовых) сечений,
- назначить из выбранного сортамента,
- выполнить численно-параметрическое назначение (одновременное задание параметрического сечения и
численного описания),
- назначить характеристики из программ-сателлитов, например, Конструктора сечений.
Для назначения жесткостей на вкладке Назначения следует нажать кноп
Рисунок 8 - Выбор способа назначения жесткостей элементам
Жесткости стержневым эяемеьггов
Жесткости стержней j Параметрические сечения Численное описание j Коэффициенты упругого основания |
Продольная жесткость EF 1275400 Т
Ш
Преднапряжение р
Изгибная жесткость —
Размеры ядра сечения
Ely |2065.5 Т"м"2
Y1
|0.05
м
Elz |2065.5 Т"м"2
Y2
|0.05
м
Крутильная жесткость
Z1
|0.05
м
Й1кр 1388.02 TV2
22
|0.05
м
Сдвиговая жесткость -= GFy |Э1300 Т GFz |Э1800 Т
Номер типа жесткости
Заменить и выйти
?К
Отмена
Справка
Заменить и продолжить
Рисунок 9 - Численное описание жесткости
При параметрическом задании необходимо указать тип сечения, его размеры, а также назначить материал
или модуль упругости и объемный вес, как приведено на рисунке 10.
Рисунок 10 Параметрическое описание жесткости
При выборе профиля металлопроката необходимо задать вид стали или её удельный вес, выбрать вид
проката и сечение в нем. Кроме того, допускается задать составное сечение. На рисунке 11а) приведена
вкладка задания профилей металлопроката, на рисунке 11б) окно инерционных и геометрических
характеристик профиля, которое выдается после нажатия на кнопку «Характеристики сечения».
а)
б)
Рисунок 11 - Описание жесткости с использованием профилей металлопроката
После задания параметров диалогового окна его нужно закрыть и назначить данную жесткость элементам PC, выделяя их и нажимая кнопку Если элементы схемы имеют более одного типа
жесткости, следует зайти заново в окно, задать новые жесткостные параметры и назначить их другим
элементам. Жесткости нумеруются в порядке поступления (1, 2,...), а их описание остается в окне. Через это
же окно можно изменить параметры жёсткости, например, выбрать другое сечение.
Номера жесткостей, назначенных элементам, можно посмотреть по кнопке
панели Фильтр. При ошибочном задании жесткостей или при появлении дублирующихся
Удаление
жесткостей при операциях редактирования, их можно удалить кнопкой дублирующихся типов жесткости.
Пример 3 Задать жесткость элементам балки, описанной в примере 1.
задать параметры, показанные на ри*
1) На вкладке Назначения нажать кнопку сунке 12 а) и б). Кнопка ОК.
есткости стержневых элементов
Общие данные Численное описание | Тип элемента
С Стержень плоской Фермы (Тип 1)
(• Стержень плоской рамы (Тип 2)
С Стержень балочного ростверка (Тип 3]
Г" Стержень пространственной Фермы (Тип 4)
С Пространственный стержень (Тип 5)
• Пространственный стержень с учетом сдвига (Тип 6)
Стержень балочного ростверка на упругом основании (Тип 7)
а)
Размеры ядра сечения
Y1 [0
м
Y2 [о
м
Z1 |0
Z2 [Г
Продольная жесткость EF
И згибная жесткость — Ely [388 кНхмЛ2 Elz [о кН*мл2
Кроильная жесткость Gkp[0
кН"м"2
Сдвиговая жесткость— GFy [о кН
GFz [0 кН
Номер типа жесткости 1
Рисунок 12 - Задание жесткости с использованием численного описания
3_| Прямоугольник
Рисунок 13 Задание жесткостей с использованием профилей металлопроката
2) Щелкнуть правой копкой мыши и в появившемся окне выбрать _!_1
3) Обвести рамкой все элементы балки, нажать или Enter. Пример 4 Задать жесткость элементам фермы,
имеющих сечение из спаренных равнопо- лочных уголков 30x5.
1) На вкладке Назначения нажать кноп
Л\
выбрать вариант Профили металлопроката, задать
- материал - Сталь обыкновенная,
- флажок Составное сечение, g=0.8 см,
- в дереве сортаментов выбрать Сокращенный сортамент и заданный уголок, как показано на рисунке 13.
Кнопка ОК.
2) Выделить все элементы фермы, ik.
ку
1.7.3 Назначение опорных связей
Связи определяют условия закрепления узлов РС в пространстве и задаются в виде направлений,
перемещения вдоль которых для заданного узла запрещено. Для пространственного стержня имеется 6
связей: 3 линейных X, Y, Z и 3 поворота вокруг осей Ux, Uy,
Uz. В плоской стержневой системе, расчетная схема которой находится в плоскости XOZ, используются
следующие три связи:
- связь X для закрепления узла от линейных смещений в направлении оси X;
- связь Z для закрепления узла от линейных смещений в направлении оси Z;
- связь Uy для закрепления узла от поворота вокруг оси Y. Связи, накладываемые на узлы, при следующих
вариантах опор:
Жесткая заделка
•J"
X, Z, Uy
Шарнирно-неподвижная
К
X, Z
Шарнирно-подвижная
XN
ZX
Скользящая
Z, Uy Для установки связей в узлах РС на закладке
Назначения щелкают по кнопке «Установка
связей в узлах». Появится диалоговое окно Связи, в котором задают выбранные направления утопленными
(активными) кнопками:
После установки связей окно закрывают по ОК, и курсором указывают на узел/узлы, для которого назначен набор этих связей, ik. При необходимости процесс назначения связей и указания узла
повторяют.
Для отображения связей на РС используется
кнопка ' на панели фильтров.
Для просмотра/изменения набора связей узла
Информация об узле на панели Фильтры. После изменения связей необходимо нажать кнопку Применить.
используют кнопку
Пример 5 Задание жёсткой заделки и шарнирно-подвижной опоры для балки из примера 1:
2) Вновь нажать кнопку
1) На вкладке Назначения нажать кнопку В окне диалога нажать кнопки как по
казано на рисунке 14а), ОК. Выделить узел 1,
нажать кнопку Z, ОК, выделить узел 12, fo. Параметры
узла 12 показаны на рисунке 14б).
а) б)
Рисунок 14 - Задание связей
1.7.4 Назначение шарниров в узлах элементов
Для стержневых элементов могут быть назначены условия примыкания элемента к узлу в виде свободы
взаимного поворота вокруг осей местной системы координат или свободы линейных смещений (ползуны). В
плоской системе шарниры означают, что в местах их установки удалена связь, мешающая сечению
элемента, соединенному с узлом, поворачиваться вокруг оси Y. Постановка одиночного шарнира должна
быть выполнена на любом одном элементе, примыкающем к указанному узлу. Установка шарниров вы«Установка шарниров». Откроется
полняется на закладке Назначения по кнопке
окно «Условия примыкания стержней», приведенное на рисунке 15.
Рисунок 15 Окно для задания условия примыкания стержней Элемент при постановке шарниров
рассматривается в местной системе координат. В плоской задаче должна быть освобождена только одна
угловая связь Uy при выборе режима «Освобождение угловых связей». При этом задается номер узла в
местной системе координат применительно к тому элементу, который будет отмечаться в графической
области. Начальный узел элемента - всегда узел 1, конечный - узел 2. SCAD определяет начальные и
конечные узлы элемента автоматически в зависимости от того, как создавался элемент в графической
области. После выхода из диалогового окна на РС необходимо
щелкнуть курсором по элементу и подтвердить выбор кнопкой
на панели Фильтр появятся введенные шарниры.
ы
кнопки
Удалить шарнир можно кнопкой J—^Ц Используя кнопку I Информация об элементе и кнопку «Шарниры»,
можно как удалить, так и изменить параметры установленного шарнира.
1.7.5 Печать или сохранение расчетной схемы
Имеются различные возможности сохранения созданной РС и ее дальнейшего использования для отчета по
работе, например:
1) Самым простым и быстрым для выполнения является печать РС сразу с экрана. Для этого в меню окна с
РС необходимо войти в раздел Файл и выполнить указанные действия для печати. Эта печать будет
воспроизводить на странице не только изображение РС, но и специальный формат оформления страницы,
предложенный разработчиками программы.
2) Клавиша «Print Screen» с последующей вставкой рисунка в текстовый документ.
3) Для отложенной по времени печати можно сохранить вид сформированной РС в гра
фическом файле. Необходимо перейти на вкладку Управление и нажать кнопку Образ расчетной схемы как
рисунок сохранится в файле с расширением wmf, который можно напечатать как отдельно, так и вставить в
текстовый документ.
1.8 Задание нагрузок на расчетную схему
Нагрузки на РС задаются в разделе Загружения и разделяются на узловые и местные (на элементы).
Управление 1
Схема
1 Назначения
Узлы и Элементы у
Загружения
1
Группы I
1.8.1 Узловые нагрузки
. На РС при нажатии
Для плоских систем к узловым нагрузкам относятся сосредоточенные силы в направлении осей X и Z и
момент, действующий вокруг оси Y (в диалоговом окне Uy). Нагрузки прикладываются вдоль осей общей
системы координат, направление нагрузки определяется её знаком («+» - против оси, «-» - вдоль оси). На
рисунке приведены положительные направления нагрузок. Если нагрузка задана под углом, то она
раскладывается на две составляющие: вертикальную P1=P-sina и горизонтальную P2=Pcosa.
По кнопке ~|Т" Узловые нагрузки в диалоговом окне, приведенном на рисунке 16, задается направление и
величина нагрузки, затем окно закрывается, а на РС указывается узел (узлы), к которому она прилагается.
Рисунок 16 - Окно ввода узловых нагрузок 1.8.2 Нагрузки на элементы
Нагрузка на элемент может задаваться как в общей, так и в местной системах координат. Рекомендуют
задавать нагрузку в общей системе координат. При задании в местной системе координат, приведенной на
рисунке 17 б), надо быть внимательным, так как знак нагрузки зависит от направления осей.
Рисунок 17 - Задание нагрузок в общей и местной системах координат На рисунке 17а) нагрузка отнесена к
общей системе координат. Поэтому горизонтальная составляющая Px соотносятся с осью X общей системы
координат, а вертикальная Pz - с осью Z. Момент действует относительно оси Y. Все указанные
составляющие положительны.
На рисунке 17б) нагрузка отнесена к осям местной системы координат: горизонтальная составляющая Pz1
является проекцией на ось Z1; вертикальная - на ось X1; момент задается действующим вокруг оси Y1. Как
видим, чтобы момент был положительным, в местной системе координат он должен иметь
противоположное направление по сравнению с его заданием в общей системе координат.
Нагрузки, действующие на элементы, задаются на вкладке Загружения, кнопкой Нагрузки на стержни.
Параметры нагрузок задаются в окне диалога, приведенном на
рисунке 18.
Рисунок 18 - Окно ввода местных нагрузок Виды нагрузок на элементы
1) Сосредоточенная нагрузка. При этом указывается не только ее значение и знак, но и расстояние а1 от узла
1 до точки приложения нагрузки.
2) Нагрузка равномерно-распределенная по всей длине элемента,
3) Нагрузка трапециевидная распределенная на часть элемента, при этом указываются величины Р1, А1, Р2,
А2.
4) Температурная.
Перед началом ввода нагрузок, для контроля правильности их приложения, реко
Узловые
мендуется на панели Фильтр включить отображение нагрузок кнопками
нагрузки,
Распределенные нагрузки и
Значения нагрузок.
Удаление нагрузок
Для удаления нагрузок из текущего загружения или всего загружения используется кнопка
nl
Удаление нагрузок в разделе Загружения инструментальной панели. Удаляемые нагрузки/загружения
выбираются в окне, приведенном на рисунке 19.
Для удаления загружения его необходимо выбрать в списке загружений и нажать ОК. При этом загружения
исключаются все нагрузки, а загружение формально остается. Это связано с возможными ссылками на него
из РСУ или комбинаций загружений.
Для удаления всех нагрузок с выбранных узлов и элементов необходимо:
- выбрать переключатель Указанные нагрузки с выбранных узлов или Указанные нагрузки с выбранных
элементов
- выбрать По виду, направлению,
- установить с помощью маркеров или кнопок параметры удаляемой нагрузки и
ОК,
- выбрать на РС элементы и узлы, с которых удаляются нагрузки,
- нажать кнопку ОК в разделе Загружения.
Существует еще одна возможность удаления нагрузок через кнопки } м панели Фильтр. В диалоговом окне
по кнопке Нагрузка открывается окно со списком всех нагрузок. Выбранную нагрузку можно удалить, но
только из текущего загружения.
1.8.3 Загружения
Можно удалить нагрузки определенного значения с переключателем «По значению» в диалоговом окне, отметив в списке значения удаляемых нагрузок.
Рисунок 19 - Окно для удаления нагрузок
Нагрузки, заданные в РС, должны быть сохранены в загружениях. Одно загружение может содержать
несколько одновременно действующих нагрузок. Если загружение не записать в явном виде, то система
ничего не узнает о нагрузках, хранящихся в буфере. РС может быть рассчитана от нескольких вариантов
загружений. Поэтому предусмотрена их нумерация и текстовое название.
Снять нагрузки.
Рисунок 20 - Окно сохранения загружений
Для сохранения созданных нагрузок в конкретное за- гружение, необходимо после приложения нагрузок
нажать
кнопку й на вкладке Загружения. В диалоговом окне «Сохранить загружение», показанное на рисунке 20,
обязательно задается его имя и нажимается кнопка ОК, при этом сообщается о присвоении ему номера.
Далее система сообщает о переходе к формированию следующего загружения и очищает РС от
приложенных нагрузок. Если требуется начать создание нового загружения, а на экране отображены
нагрузки текущего загружения, то их нужно сбросить (очистить) кнопкой
Все сохраненные загружения можно посмотреть в списке загружений в конце паДля удаления загружений на закладке Назначения используется кнопка
ление загружений и групп нагрузок. После удаления загружений оставшиеся загружения не
перенумеровываются и остаются «свободные» номера загружений. Для их удаления
используется кнопка I I Упаковка загружений. Загружение Собственный вес
Функция выполняется только в том случае, если заданы жесткостные характеристики элементов. При этом
жесткости должны быть заданы в виде параметрических сечений или сортамента металлопроката.
Собственный вес вычисляется как произведение площади поперечного сечения стержня на объемный вес
материала. Нагрузка моделируется в виде местных распределенных сил, действующих по направлению Z
общей системы координат.
<8
Для задания собственного веса в одном загружении необходимо нажать кнопку «Собственный вес» только
один раз. В противном случае нагрузка будет добавлена мно гократно.
Пример 5 Приложить равномерно-распределенную нагрузку на балку из примера 1.
Узловых нагрузок,
Значений нагрузок.
1) На панели Фильтры включить отображение
Распределенных нагрузок и
2) На закладке Загружения нажать кнопку 3) На закладке Загружения нажать кнопку «Нагрузки на
стержни», затем выде«Узловые нагрузки», затем указать
лить все элементы балки,
узел 2 (крайний правый)
4) Нажать кнопку 1=11 «Сохранить/добавить загружение», в окне диалога ввести имя загружения
«Нормативная нагрузка», ОК. Подтвердить номер загружения 1 - ОК.
5) аналогично, умножив на коэффициент, создать загружение с именем «Расчетная нагрузка»
6) Открыть список загружений и убедиться, что их создано два.
1.9 Расчет
1) После создания и проверки РС и загружений необходимо сохранить проект: - Переключитесь на вкладку
«Управление»;
- Нажмите кнопку «Сохранить текущий проект»
2) Нажать кнопку «Выйти в экран управления проектом» I' : I ч щелкнуть в разде
ле «Расчет» по пункту «Линейный». В появившемся окне, не изменяя параметры, нажать на кнопку «ОК».
Если режим расчета не доступен, на Дереве проекта будет значок . Это означает, что введены либо не все
исходные данные, либо при вводе данных допущены ошибки. Для определения, в каких разделах допущены
ошибки, следует раскрыть узел + Расчетная схема в Дереве проектов, а затем вернуться в окно Расчетная
схема для исправления ошибок.
Ёьв1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ F~l""iSi Расчетная схема |Jj Геометрия
|Ji Жесткостные характер и сгики |Jj Связи
Ц Условия примыкания |Jj Нагрузки |+|-- НЛ Специальные исходные данные
3) Ход выполнения расчета отображается в окне протокола. После окончания расчета необходимо
ознакомиться с сообщениями или предупреждениями, выданными в протоколе. Сообщения информативного
характера помечаются например
Ф13:51:10 Проверьте порядок задания ном. узлов для верт. стержня у элементов:
Ошибки помечаются 013:35:25 Много ошибок в исходных данных
. Следует обращать внимание на сообщения о геометрической изменяемости системы, например,
Ф13:28:3Ei
Геометрически изменяемая система по направлению 1 в уз.
Несмотря на то, что сообщение не помечается как ошибка, оно означает, что в расчетной схеме не все
задано правильно. В таких случаях SCAD сам добавляет «нужные» связи, чтобы задание было выполнено. В
сообщениях протокола направления помечаются следующими номерами:
- 1 - линейное по оси X,
- 2 - линейное по оси Y,
- 3 - линейное по оси Z,
- 4 - поворот вокруг оси X,
- 5 - поворот вокруг оси Y,
- 6 - поворот вокруг оси Z. 4) Нажмите на кнопку «Выход»
1.10 Постпроцессоры
Результаты расчета можно посмотреть в Дерево проектов - Результаты - Графический анализ^
Й-™В1 РЕЗУЛЬТАТЫ
?? Ml) Графический анализ ?? MJj Печагтьтаблиц ? jSj^ Документирование КОНСТРУИРОВАНИЕ ?? MJ,
Бетон
„Structure CAD - [C:\Program Files\SCAD Office .SDATA .(l>0102.SPR]
Проект Файл Опции Операции Сервис Справка
Управление Деформации Эпюры усилий! J[ Поля напряжений J^ Постпроцессоры J[ Группы
1) Для просмотра усилий необходимо войти в подраздел «Эпюры усилий» - выбрать номер загружения из
списка, выбрать из списка «Выбор вида усилия» (N, М, Q) - выбрать масштабный коэффициент и щелкнуть
по кнопке «Эпюры усилий»
2) Для оцифровки эпюр используется кнопка
«Оцифровка изополей / изолиний» на панели Фильтры. Пример отображения эпюры продольных сил
представлен на рисунке 21
Проект Файл Опции Операции Сервис Справка
^J |l_1 ? "загружение"
10.500
Управление J[ Деформации|Эпюрь1_усилий| J[
Постпроцессоры
Рисунок 21 - Эпюра N
3) Подробно усилия на отдельном элементе можно посмотреть, нажав кнопку_?И панели Фильтры -выбрать
элемент в окне - кнопка «Эпюры усилий».
4) Для просмотра деформаций необходимо зайти в подраздел «Деформации», выбрать
номер загружения из списка, нажать кнопку ^ «Совместное отображение расчетной и деформированной
схемы». Пример отображения деформаций балки приведен на рисунке 22. Здесь для отображения
численных значений можно использовать кнопку
I совместно со списком направления, а также при желании посмотреть видеоролик
деформации системы по кнопке "Анимация перемещений"
5) Посмотреть численные значения перемещений можно в окне при вызове отдельного
Ш
узла:
Рисунок 22 - Отображение расчетной и деформированной схем
1.11 Документирование
Получить твердую копию результатов расчета можно через Дерево проекта - Результаты - Печать таблиц - в
диалоговом окне кнопка «Параметры вывода» - «Формирование документа» - «Просмотр результатов» с
вызовом блокнота - можно затем сохранить текстовый файл. Окно задания формирования документов
расчета приведено на рисунке 23.
Оформление результатов расчета
Параметры
Формирование
Просмотр
вывода
документа
результатов Г Условные обозначения
в Информация отсутствует ilL-lj Расчет выполнен О Документ сформирован
Отмена
Справка
Рисунок 23 Окно оформления результатов расчета Для выбора параметров формирования результатов
нужно нажать кнопку «Параметры вывода» и задать список узлов или загружений, единицы измрения.
На рисунке 24 приведен фрагмент файла с инфомацией о перемещении узлов. В начале документа
приведены общие данные, далее в таблице для каждого загружения («Нормативная нагрузка»/ «расчетная
нагрузка») и для каждого узла (2-11) приведено значение перемещения (Z) и угла поворота (Uy). В конце
документа показаны максимальные перемещения узлов схемы.
J Irl_k.p05 — Блокнот j
Файл Правка Формат Вид Справка Единицы измерения линейных перемещений: Единицы измерения
угловых перемещений :
Используемые обозначения для загружений: si,52, ... - расчетные значения
rad*1000
SD - амплитуда суммарной динамической составляющей нагрузки
ST - шаг нелинейного нагружения
Разработан SCAD Soft моп Jan 05 18:51:52 2015
основная схема
МАКСИМАЛЬНЫЕ Р А С Ч Е
ПЕР т н О й
Е М Е Щ Е Н И СХЕМЫ
ЯУзло
6.3129896 11 42.383505 2
1
2
-41.8936 -12.67793
29
https://annals-csis.org/proceedings/2022/drp/42.html
2I2|
Рисунок 24 - Фрагмент документа с инфомацией о перемещении узлов На рисунке 25
приведен фрагмент файла с инфомацией об усилиях в элементах схемы. В заголовке таблицы указывается
номер КЭ в РС, номера трех его сечений, а под ним номера узлов, которые связывает данный КЭ. На 2-ой
строке под заголовком показано значение усилий N, M, Q для каждого вида загружения.
В конце таблицы приводится, в каком сечении какого элемента возникают максимальные напряжения.
Единицы измерения усилий: кн
Единицы измерения напряжений: кн/м**2
ЕДИНИЦЫ измерения моментов: кн*м
Единицы измерения распределенных моментов: кн*м/м
ЕДИНИЦЫ измерения распределенных перерезывающих сил: кн/м
Единицы измерения перемещений поверхностей в элементах: м
Используемые обозначения для загружений: si,52, ... - расчетные значения
SD - амплитуда суммарной динамической составляющей нагрузки
Разработан SCAD Soft Моп Jan 05 18:41:50 2015
ST - шаг нелинейного нагружения
test основная схема 6.0001
УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ
2-3 3-1 3-2 3-3 4-1
нормативная нагрузка
-6.42 -4.242 -2.334 -2.334 -0.696 0.672
7.71 6.81 5.91 5.91 5.01 4.11 "расчетная нагрузка"
-8.30399 -5.60039 -3.22079 -3.22079 -1.16519 0.5664
9.552 8.472 7.392 7.392 6.312
5.232
разработан SCAD soft Моп Dan 05 18:41:50 2015
основная схема
11
МАКСИМАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
ЭЛЕМЕНТАХ 1 1
11 3 2 j
Рисунок 25 - Фрагмент документа с инфомацией об усилиях в элементах Пример описания
усилий элементе №8. Конечные узлы элемента - 9 и 10.
Здесь между узлами 9 и 10 показаны значения M и Q в 3-х сечениях для загружения с именем «Общее».
- M - изгибающий момент, вращение относительно оси Y1; вызывает растяжение-сжатие нижних и верхних
(по высоте сечения, по направлению оси Z1)волокон сечения;
.12112
- Q - перерезывающая сила в направлении оси Z1 по высоте сечения и соответствующая моменту M.
Замечание. В результате расчета стержневой системы в таблице усилий по умолчанию выдаются усилия в
местной системе координат в трех сечениях каждого элемента: в начале (сечение 1), в середине (сечение 2) и
в конце (сечение 3). В программе SCAD предусмотрена возможность получения усилий в любых сечениях
элемента. Для этого в окне
У|
Расчетная схема выбрать подраздел Назначения и в меню выбрать кнопку ^ I «Назначение промежуточных
сечений для расчета усилий». В окне диалога, приведенном на рисунке 26, задается 5 сечений у элемента.
Рисунок 26 - Окно задания количества сечений элемента
Используя возможность Дерево проекта - Результаты - Документирование можно сформировать большой
сводный отчет, задавая его параметры в окне, приведенном на рисунке 27.
Рисунок 27 - Окно задания параметров отчета
Литература
1. Карпиловский В.С., Крискунов Э.З., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А., Тро- фимчук А.Н. SCAD для
пользователя. - Киев.: ВВП «Компас», 2000. - 332 с.
2. Семенов А.,А., Габитов А.И. Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе. Часть 1.
Статический расчет : Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2005. 152 с.
3. Шапошников Н.Н., Кристалинский Р.Е., Дарков А.В. Строительная механика. М. 2012. - 703 с. Доступ из
ЭБС «Лань».
4. Перельмутер А.В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа [Электронный ресурс]/
Перельмутер А.В., Сливкер В.И.— Электрон. текстовые данные.— М.: ДМК Пресс, 2009.— 456 с.— Режим
доступа: http://www.iprbookshop.ru/7880.— ЭБС «IPRbooks».
5. SCAD Office. Вычислительный комплекс SCAD.:[учеб.пособие по направлению 653500 «Стр-во» /В.С.
Карпиловский и др.] М.: Изд-во Ассоц. Строит. Вузов,2008.
3) выполнить упаковку данных кнопка
ки удаленные узлы и элементы удаляются окончательно.
1) Войти в SCAD, создать новый проект, указать идентификацию проекта, задать тип входных данных
КЭ=1, тип схемы 1 Плоская шарнирно-стержневая система.
2) Дерево проекта - Расчетная схема - вкладка Схема - Генерация прототипа фермы - Двускатная ферма Параметры фермы приведены на рисунке 6 б).
1 выполнить экспресс-контроль РС - кнопка
Таблица 1 Типы конечных элементов
УДК 69.059.22
Аннотация китайского моста из полимерных сверхпрочных и сверхлегких
полимерных материалов изготовленных в Китайской народной республике (КНР)
сборно-разборный китайский мост для условия помощи в бедствии при
критической ситуации, разрушения старого железнодорожного моста и
происходят и в случаях , где много ограничений. В КНР разработан новый
полимерный сверхлегкий и сверхпрочный гибридный материал GFRP-МЕТАЛЛ с
использованием стекловолокна, что позволило разработать быстро собираемый
мост предложить и разработать модульный чрезвычайный мост длиной
промежутка 51 м. и способности(вместимости) груза vehicular 200 kN.
Крупномасштабный мост состоял из верхней сложной связки коробки girder и более
низкого гибридного компонента вереницы (стеклонити). Продвинутый гибрид
PTTC технология наймется (использовался) для jointing трубчатые GFRP
элементы. Новый длинный - охватывают мост, который был повторно
разработан китайскими инженерами (повторно предназначен) основанным на
оптимизации оригинала, короткого промежутка, гибридная высокопрочный
полимер материал , который используется космических станций , для соединения
моделей железнодорожного моста , позволяет создать сверхлегкие фермы для
быстро собираемых мостов в чрезвычайных ситуациях в КНР показал хорошие
характеристики - sructurally. Полный вес моста был приблизительно 162 kN.
С
низким само-весом, разработанный (предназначенный) мост мог бы
удовлетворять первичные легкие требования для чрезвычайных целей в
Китайской народной Республике
Упруго пластические балки -фермы для пролетных строений автомобильного или железнодорожного моста всегда была одним из наиболее распространённых материалов
используемых для строительства на территории нашей страны мостов и перправ . Это обусловлено не только тем, что она всегда была и остаётся самым доступным и
сравнительно недорогим материалом, но и наличием целого ряда других преимуществ по сравнению с другими традиционными материалами. Древесина имеет высокие
прочностные характеристики при достаточно небольшой плотности, а значит и небольшом собственном весе, что в свою очередь исключает необходимость сооружения
массивных и дорогостоящих мотов . Кроме того к положительным свойствам пластинчато-балочных ситем для мостов, как строительного материала относятся: большой
экономии строительных материалов, способностью противостоять сейсмическим воздействиям, воздухопроницаемость, экологическая чистота, а также природной красота
и декоративностью, что для современных строений играет немаловажную роль.
Упругопластические фермы-балки с большими премещениями, структуры обладают рядом преимуществ, правильное использование которых позволяет повысить
экономическую эффективность по сравнению с традиционными решениями. К преимуществам относятся: пространственность работы системы; повышенная надёжность от
внезапных разрушений; возможность перекрытия больших пролётов; удобство проектирования подвесных потолков; максимальная унификация узлов и элементов;
существенное снижение транспортных затрат; возможность использования совершенных методов монтажа-сборки на земле и подъёма покрытия крупными блоками;
архитектурная выразительность и возможность применения для железнодорожного моста , переправ различного назначения.
В качестве объекта исследования и компоновки структурного покрытия принята металлодеревянная блок-ферма пролетом 18 метров (рис. 1). Конструкция блок-фермы
представляет собой двускатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из однотипных клеефанерных плит, пространственная решетка
регулярного типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через
опорные узлы. Нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой металлическим элементом нижнего пояса, средний элемент нижнего пояса выполнен из
круглой стали, также в ферму введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и напрямую соединяющие опорные узлы со
средним стальным элементом нижнего пояса [1]
Рис. 1. Блок ферма пролетом 18м для сборно-разборного армейского моста, переправы за 24 часа собирается
Структурное покрытие представляет собой совокупность одиночных блок-ферм связанных между собой в узлах примыкания раскосов решетки к верхнему поясу и установки
дополнительных затяжек между узлами раскосов, что позволяет комбинировать структурные покрытия различных пролетов.
С помощью программного комплекса SCAD v.11.5, реализующий конечно-элементное моделирование были проведены расчеты различных вариантов структур пролетами 6, 9,
12, и 15 метров. Расчет структурной конструкции блок-фермы проводился на основное сочетание нагрузок, состоящее из постоянных и кратковременных нагрузок. На основе
полученных результатов расчета составлена сводная таблица усилий и напряжений различных элементов структурного покрытия (таблица 1).
Таблица 1 – Таблица усилий и напряжений
Пролет
структуры
Мах.сжимающие
усилие раскоса,
кН (напряжение
МПа)
Мах.растягивающее
усилие раскоса, кН
Мах.усилие в затяжке,
кН (напряжение МПа)
Мах.перемещение, мм
6
120,15 (7,68)
99,06 (6,34)
244,58 (240,4)
46,03
9
183,95 (11,16)
159,9 (10,23)
280,36 (275,58)
57,44
12
254,1 (15,56)
215,47 (12,73)
331,54 (325,88)
73,34
15
296,77 (18,99)
264,35 (13,79)
398,92 (392,12)
98,26
(напряжение МПа)
Проведенный анализ структурных покрытия пролетами 6, 9, 12, 15 метров показывает, что более оптимально конструкция работает при относительно небольших пролетах.
Увеличение пролета структуры приводит к увеличению напряжений и деформаций конструкции. Использование структурных покрытий больших пролетов приводят к
значительному повышению собственного веса конструкции и нерациональному использованию материала. Наиболее оптимальным вариантом структурного покрытия является
пролет структуры 18 х 9 метров (рис 2.).
Предлагаемая конструкция представляет собой структуру образованную посредством соединения отдельных блок-ферм, размерами в плане 18х9м, в единый конструктивный
элемент покрытия шарнирно опертый по углам.
Рис. 2 Структурное пролетное строение армейского собрно-разбороно моста размерами 18 х 9 метров
В настоящее время проводится работа по дальнейшему решению задачи применения металлодеревянных структурных покрытий в условиях повышенной сейсмической
опасности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Инжутов И.С.; Деордиев С.В.; Дмитриев П.А.; Енджиевский З.Л.; Чернышов С.А Патент на изобретение № 2136822 от 10.09.1999 г.
Испытания узлов и фрагментов компенсатора пролетного строения из упругопластических стальных ферм 6 , 9, 12, 18, 24 и 30 метров , однопутный, автомобильный , ширина
проезжей части 3 метра, грузоподъемностью 10 тонн , ускоренным способом, со встроенным бетонным настилом с пластическими шарнирами ( компенсаторами ) , системой
стальных ферм соединенных элементов на болтовых и соединений между диагональными натяжными элементами, верхним и нижним поясом фермы из пластинчатых
пролетной стальной фермы- балки с применением гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа "Молодечно" ( серия 1.460.3-14 ГПИ " Ленпроектстальконструкция" )
для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сбрно- разборного пролетного строения моста с упругопластическими коменсатора проф дтн ПГУПС
А.М.Уздина с со сдвиговыми жесткостью с использованием при испытаниях упругпластических ферм ПК SCAD и использовании при лабораторных испытаниях в СПб ГАСУ
организацией "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ выполненный расчет американскими организациями в программе 3D - модели конечных элементов компенсатора–гасителя
напряжений для пластичных ферм американскими инженерами, при строительстве переправы , длиной 260 футов ( 60м етров ) через реку Суон в штате Монтана в 2017 году
и испозования опыта Китайских инженерорв из КНР, расчеты и испытание узлов структутрной фермы кторый прилагаются ниже организаций "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ
Прямой упругопластический расчет на напряженно деформируемое состояние (НДС) структурных стальных ферм с большими перемещениями на предельное равновесие и
приспособляемость на пример расчет китайского моста из сверхлегких, сверхпрочных полимерных гибридных материалов GFRP-MЕТАЛЛ, с использование стекловолокна для
армейского быстро собираемого моста, для чрезвычайных ситуациях , длинною 51 метра , грузоподъемностью 200 kN, из трубчатых GFRP-элементов (Полный вес быстро
собираемого китайского моста 152 kN ), для использования при чрезвычайных ситуациях для Народной Китайской Республики и на основе строительство моста для грузовых
автомобилей, из пластинчато-балочных стальных ферм при строительстве переправы ( длиной 205 футов) через реку Суон , в штате Монтана (США), со встроенным
бетонным настилом и натяжными элементами верхнего и нижнего пояса стальной фермы со значительной экономией строительных материалов.
(19)
RU
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(11)
2 228 415
(13)
C2
(51) МПК
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
E04C 3/17 (2000.01)
E04B 1/19 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 99123410/03, 04.11.1999
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.11.1999
(72) Автор(ы):
Дмитриев П.А.,
Инжутов И.С.,
Чернышов С.А.,
Деордиев С.В.,
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2001 Бюл. № 25
Филиппов А.П.
(45) Опубликовано: 10.05.2004 Бюл. № 13
(73) Патентообладатель(и):
Красноярская государственная
архитектурно-строительная академия
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕНДЖИЕВСКИЙ Л.В. и др. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р // Информ.
листок №49-97 / ЦНТИ - Красноярск, 1997. SU 1742435 A1, 23.06.1992. SU 1310488 A1, 15.05.1987. SU 1281651 A1, 07.01.1987. RU
2117117 C1, 10.08.1998. RU 2136822 C1, 10.09.1999. RU 2102566 C1, 20.01.1998. US 4389829 A, 28.06.1983. FR 2551789 A, 15.03.1985.
Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, КрасГАСА
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический
результат - повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями ползучести усилий предварительного
напряжения. Узловое сопряжение представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический
элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов
и других аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к
которой присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она
снабжена дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего
пояса, снабженным натяжным устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода материалов в отличие от предлагаемой авторами [1].
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс
П-образного сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских
асбестоцементных листов. Между вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку укладывается утеплитель из полистирольного
пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним пространственной решеткой
регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками. Нижний
пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса [2].
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за
счет ползучести и температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и, как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за
деформациями ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
включающее в себя металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов,
имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы,
выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в
себя металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические
фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы,
выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет снижения материалоемкости, создания
“следящих” за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком, что в свою очередь ведет к
повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через
металлические фасонки 5 к металлическому элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов 3,
имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим элементом соединения раскосов 3
размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через
шайбу 9, винтовую пружину 8, шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения, сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в
древесине и температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в
свою очередь позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р // Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический
элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на
конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две
шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.
(21) Регистрационный номер заявки: 0099123410 Извещение опубликовано: 27.10.2006БИ: 30/2006
ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ 2188287
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(11)
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
2 188 287
(13)
C2
(51) МПК
E04C 3/04 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:
учтена за 4 год с 28.06.2003 по 27.06.2004. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 2000117116/03, 27.06.2000
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
27.06.2000
(45) Опубликовано: 27.08.2002 Бюл. № 24
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 8716 U1, 16.12.1998. SU 727790 А,
29.04.1980. SU 1255697 А1, 07.09.1986. US 1959756 А, 22.06.1934. GB 898605 А, 14.06.1962.
(71) Заявитель(и):
Томский государственный архитектурно-строительный университет
(72) Автор(ы):
Копытов М.М.,
Ерохин К.А.,
Матвеев А.В.,
Мелехин Е.А.
Адрес для переписки:
634003, г.Томск, 3, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, патентный отдел
(73) Патентообладатель(и):
Томский государственный архитектурно-строительный университет
(54) ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к несущим металлическим конструкциям покрытия производственных и общественных зданий. Каждая
отдельная трехгранная ферма покрытия состоит из двух верхних коробчатых поясов и одного нижнего, также коробчатого пояса, соединенных между собой раскосной
решеткой. Все коробчатые пояса имеют пентагональное сечение и выполнены каждый из жестко соединенных между собой швеллера и уголка. Раскосная решетка выполнена
из одиночных уголков, прикрепленных полками к полкам поясных уголков. Стенки швеллеров верхних поясов расположены вертикально, а стенка нижнего швеллера
горизонтально. Верхние пояса объединены по полкам швеллеров профнастилом. За счет вертикальной ориентации стенок швеллеров верхних поясов повышается значение
момента сопротивления и радиуса инерции пентагонального сечения. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности трехгранной фермы
и сокращение количества элементов в покрытии. 3 ил.
Изобретение относится к строительным металлическим конструкциям, а более конкретно к несущим конструкциям покрытия производственных и общественных зданий, и
может быть использовано для подвески технологических устройств, а также в качестве перекрытий, элементов комбинированных систем.
Известны устройства бесфасоночных покрытий из трехгранных ферм с поясами и наклонной решеткой из круглых труб [1]. По верхним поясам этих ферм уложены прогоны, на
которые опираются ограждающие конструкции. Недостатком таких покрытий является большое количество прогонов и сложность выполнения пространственных узлов
сопряжении труб, что ведет к повышенному расходу металла и трудоемкости изготовления. Известны также устройства беспрогонных покрытий из трехгранных ферм [2] с
коробчатым сечением двух верхних поясов, образованных из состыкованных уголков и нижним поясом из одиночного уголка, к которым с помощью фасонок прикреплены
раскосы. Недостатком таких покрытий является большое количество фасонок, необходимость делать вырезы в полках уголков для пропуска фасонок, что также ведет к
повышенному расходу металла и трудоемкости изготовления.
Наиболее близким к заявляемому покрытию является складчатое покрытие из наклонных ферм [3]. Оно состоит из непрерывной системы плоских ферм, наклоненных под углом
45o к вертикальной плоскости. Каждая смежная ферма имеет общий пояс: либо верхний, представляющий собой пятигранный профиль сечения, образованный из
состыкованного швеллера и уголка; либо нижний, образованный из одиночного уголка, ориентированного обушком вверх. К поясам торцами приварены раскосы из одиночных
уголков. Это позволяет реализовать беспрогонное и бесфасоночное решение кровельного покрытия и является экономичней аналогов. Однако конструкция такого покрытия
вынуждает ориентировать пятигранный профиль сечения с горизонтально расположенной стенкой швеллера, что необходимо для образования складчатой системы. Анализ
показывает, что при такой ориентации поясов на 25...45% снижается прочность сжато-изогнутого стержня верхнего пояса, т.к. момент сопротивления и радиус инерции сечения
оказываются меньше, чем при ортогональной ориентации этого же сечения. Кроме того, непрерывная система складчатого покрытия требует большого количества наклонных
ферм и необходимость выполнения вручную большого объема работ на строительной площадке по укрупнительной сборке конструкции. Раскосная решетка таких ферм слабо
нагружена и имеет большой запас несущей способности, но без нее невозможно образовать конструктивную форму складчатого покрытия. Все это сопровождается
повышенным расходом металла и большой трудоемкостью изготовления.
Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить металлоемкость и трудоемкость изготовления покрытия при сохранении его несущей способности.
Задача решается следующим образом. В покрытии из трехгранных ферм, объединенных профнастилом, каждая из которых включает верхние коробчатые пояса пентагонального
сечения из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков, нижний пояс, содержащий уголок, направленный обушком вверх, и раскосную решетку, прикрепленную к
полкам поясных уголков, согласно изобретению нижний пояс снабжен швеллером, жестко соединенным с уголком и образующий с ним пентагональное сечение; при этом
стенки швеллеров верхних и нижнего пояса ориентированы ортогонально.
Таким образом, заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что:
- нижний пояс снабжен швеллером, жестко соединенным с уголком и образующим с ним пентагональное сечение;
- стенки швеллеров верхних и нижнего поясов распложены ортогонально.
Это говорит о "новизне" заявляемого устройства.
Так как нижний пояс выполнен из пентагонального сечения, а полки швеллеров верхних и нижнего пояса ориентированы ортогонально, это позволило увеличить площадь
растянутого нижнего пояса с одновременным увеличением моментов сопротивления и радиусов инерции сжато-изогнутых верхних поясов, т.е. повысить несущую способность
отдельной фермы. При этом большой запас несущей способности раскосной решетки уменьшится и она станет работать эффективней, что и позволило дискретизировать
систему несущих конструкций покрытия из наклонных ферм. Благодаря качественному изменению конструктивной формы непрерывная складчатая система покрытия
превратилась в блочную, состоящую из трехгранных ферм со свободным пространством между ними. Это позволяет существенно сократить количество элементов в покрытии,
повысить несущую способность поясов конструкции за счет оптимальной ориентации их сечений и в совокупности существенно снизить трудоемкость изготовления,
металлоемкость и стоимость.
Предлагаемая конструкция позволяет осуществить полное заводское изготовление и сборку трехгранной фермы, удобна при транспортировке и монтаже. Таким образом, при
сохранении и соблюдении всех необходимых рабочих параметров заявляемая конструкция требует в сравнении с прототипом меньше металла, меньшего количества
элементов, что в итоге приводит к снижению металлоемкости, трудоемкости и стоимости при сохранении несущей способности покрытия.
На фигуре 1 изображен общий вид покрытия из трехгранных ферм; на фигуре 2 изображен общий вид наклонной плоскости трехгранной фермы; на фигуре 3 - поперечный
разрез трехгранной фермы.
Трехгранная ферма содержит два верхних пояса 1, нижний пояс 2 и раскосы 3. Верхний пояс 1 состоит из состыкованного швеллера и уголка при вертикальной ориентации
стенки швеллера; нижний пояс 2 - то же при горизонтальной ориентации стенки швеллера; раскосы 3 - из одиночных уголков. Стержни раскосов 3 прикреплены торцами к
полкам поясных уголков (фиг.3) посредством сварки. Верхние пояса трехгранных ферм в горизонтальной плоскости связаны сплошным профнастилом 4 (фиг.1), который
завершает формирование покрытия из трехгранных ферм. Между смежными трехгранными фермами не требуется размещения элементов 2 и 3 (фиг.1); достаточно перекрыть
это свободное пространство настилом 4.
Изготовление покрытия из трехгранных ферм производят следующим образом: швеллер и уголок стыкуют между собой продольными сварными швами и образуют элементы
поясов 1 и 2 пятигранного профиля сечения. Два верхних пояса 1 устанавливают с вертикальной ориентацией стенки швеллера (как показано на фиг. 3); нижний пояс 2 - с
горизонтальной ориентацией стенки швеллера. При этом полки швеллеров верхних поясов служат опорами для настила, а наклон плоскостей поясных уголков пятигранных
профилей 1 и 2 соответствует требуемым плоскостям элементов раскосной решетки 3. Элементы раскосной решетки 3, выполненные из одиночных уголков, торцами
приваривают к полкам поясных уголков соответственно верхнего 1 и нижнего 2 поясов. Образуется бесфасоночная пространственная трехгранная ферма полной заводской
готовности. Эта ферма удобна при транспортировке: ее габариты и устройство позволяют перевозить одновременно несколько ферм за счет их укладки "елочкой" в
транспортное средство. На монтажной площадке к верхним поясам пространственной фермы без прогонов устанавливается и крепится профнастил 4 и образуется трехгранный
блок покрытия. Он устанавливается в проектное положение.
Следующий блок покрытия устанавливается так, что между ними образуется свободное пространство, не заполненное стержневыми элементами: достаточно перекрыть его
лишь профнастилом 4, который одновременно совмещает несущие и ограждающие функции. Это позволяет сократить количество элементов в покрытии из трехгранных ферм,
снизить металлоемкость, трудоемкость и стоимость. Конвейерная сборка и блочный монтаж дополнительно упрощают процесс изготовления и монтажа, делают его
технологичным и менее трудоемким.
Покрытие из трехгранных ферм работает как пространственная стержневая система с неразрезными поясами и примыкающими раскосами. Верхний пояс 1 работает как сжатоизогнутый стержень. Максимальное значение изгибающего момента и радиуса инерции соответствует вертикальной плоскости, поэтому вертикальной ориентацией стенки
швеллера достигается максимальное значение момента сопротивления и радиус инерции, которые определяют прочность при сжатии с изгибом, т.е. достигается максимальная
несущая способность сжато-изогнутого пятигранного сечения, и оно работает с максимальной эффективностью. Нижний пояс 2 работает как растянутый стержень;
примыкающие раскосы работают в условиях растяжения или сжатия. Профнастил работает на изгиб как однопролетная или многопролетная гофрированная пластина. Покрытие
из трехгранных ферм отличается повышенной пространственной жесткостью как на стадии монтажа, так и в условиях эксплуатации и является индустриальной и технологичной
конструктивной формой.
Источники информации
1. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. Специальный курс. - М.: 1982, с. 57...60.
2. Авт. св. СССР 1544921, М.кл. Е 04 С 3/04.
3. Свид. на полез модель 8716, МПК Е 04 С 3/04.
Формула изобретения
Покрытие из трехгранных ферм, объединенных профнастилом, каждая из которых включает верхние коробчатые пояса пентагонального сечения, из жестко соединенных между
собой швеллеров и уголков, нижний пояс, содержащий уголок, направленный обушком вверх, и раскосную решетку, прикрепленную к полкам поясных уголков, отличающееся
тем, что нижний пояс снабжен швеллером, жестко соединенным с уголком и образующим с ним пентагональное сечение, при этом стенки швеллеров верхних и нижнего поясов
размещены ортогонально.
ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА 2 136822 ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА Красноярская государственная архитектурно строительная академия
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 136 822
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
C1
(51) МПК
E04C 3/17 (1995.01)
E04B 1/19 (1995.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:
учтена за 3 год с 10.09.1999 по 09.09.2000. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 97115691/03,
09.09.1997
(71) Заявитель(и):
Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
(24) Дата начала отсчета срока
действия патента:
09.09.1997
(72) Автор(ы):
Инжутов И.С.,
Деордиев С.В.,
Дмитриев П.А.,
Енджиевский З.Л.,
Чернышов С.А.
(45) Опубликовано: 10.09.1999
(56) Список документов,
цитированных в отчете о
поиске: Дмитриев П.А. и др.
Индустриальные
пространственные деревянные
(73) Патентообладатель(и):
Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
конструкции. - НИСИ
им.В.В.Куйбышева, 1981, с. 88. SU
1281651 A, 07.01.87. FR 2551789 A,
15.03.85. SU 65455 A, 31.12.45. US
4389829 A, 28.06.83.
Адрес для переписки:
660041, Красноярск,
пр.Свободный 82, Ректору
КрасГАСА Наделяеву В.Д.
(54) ТРЕХГРАННАЯ БЛОК-ФЕРМА
(57) Реферат:
Трехгранная блок-ферма покрытия относится к строительству и может быть использована для соединения стержней пространственных конструкций зданий и сооружений.
Технический результат изобретения заключается в достижении наиболее эффективной работы верхнего пояса с нижним, экономии материалов. Блок-ферма покрытия,
представляет собой двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из однотипных клеефанерных плит, пространственная решетка
регулярного типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через
опорные узлы. Нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего пояса выполнен из
круглой стали, в ферму введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и напрямую соединяющие опорные узлы со средним
стальным элементом нижнего пояса, 3 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям покрытия.
Известна панель покрытия треугольного очертания, образованная двумя плитами, шарнирно соединенными между собой в коньке и затяжкой с V-образными разветвлениями
по концам в уровне опорных узлов. Плиты подкреплены двумя сжатыми раскосами и двумя растянутыми (с V-образным планом) раскосами. Поперечное сечение панели треугольное. Плиты состоят из нижних (основных несущих) ребер, фанерной обшивки, поперечных ребер, размещенных на обшивке сверху, продольных элементов обрамления
(см. SU 1281651 A, 07.01.87).
Недостатком этой конструкции является большая материалоемкость плит, обусловленная развитой свободной длиной нижних ребер.
Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является блок-ферма покрытия, представляющая собой двухскатную
четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из однотипных взаимозаменяемых клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного
типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через опорные узлы.
Нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего пояса выполнен из круглой стали (см.
Дмитриев П.А. и др. "Индустриальные пространственные деревянные конструкции", НИСИ им. В.В. Куйбышева, 1981, с. 88).
Недостатком конструкции прототипа является неэффективная работа верхнего пояса с нижним, т.к. передача усилий с верхнего пояса на нижний передается под большим углом
к направлению волокон древесины, что определяет значительные деформации в узловом сопряжении. Прочность древесины вдоль волокон существенно выше, чем поперек.
Работа крайних раскосов на растяжение не позволяет выполнить элементы решетки взаимозаменяемыми, что является причиной повышенной материалоемкости конструкции.
Целью изобретения является эффективная работа блок-фермы, экономия материалов.
Цель достигается тем, что в блок-ферме покрытия, представляющем собой двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из
однотипных взаимозаменяемых клеефанерных плит, пространственная решетка регулярного типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых
раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним поясом раскосами через опорные узлы. Нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой деревянным
элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего пояса выполнен из круглой стали, введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное
разветвление и соединяющие напрямую опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса.
Благодаря введению крайних стальных стержней нижнего пояса, имеющих по концам V-образное разветвление, улучшилась работы блок-фермы за счет того, что усилие с
нижнего на основные ребра верхнего пояса передается под небольшим углом к направлению волокон древесины, что определяет незначительные деформации в узловом
сопряжении, в связи с этим обусловлена возможность уменьшить размеры поперечных сечений раскосов, а следовательно, достичь экономии древесины.
На фиг. 1 изображена блок-ферма покрытия; на фиг. 2 - совмещенные вид и разрез в плане; на фиг. 3 - совмещенный поперечный разрез.
Блок-ферма покрытия включает верхний пояс, состоящий из однотипных клеефанерных плит 1, имеющих каркас из основных нижних ребер 2, и прикрепленной к нему сверху
шурупами обшивки 3 из плоских асбестоцементных листов. Между вспомогательными дощатыми ребрами 4, расположенными вдоль пролета, на обшивку укладывается
утеплитель 5 из полистирольного пенопласта марки ПСБ. Гидроизоляция устраивается из трех слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Диафрагмы 7
находятся между основными нижними ребрами 2 в сечениях, совпадающих с узлами сопряжения верхнего пояса 1 конструкции с раскосами 8. Верхний пояс объединен с
нижним пространственной решеткой регулярного типа, выполненной из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов 8 квадратного сечения. Нижние узлы
9 крайних и средних раскосов соединены между собой деревянным элементом 10 нижнего пояса. Средний элемент 11 нижнего пояса выполнен из круглой стали. Крайние
стальные стержни 13 нижнего пояса имеют по концам V-образное разветвление и напрямую соединяют опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса 11.
Разветвление расперто стержнем 12.
Сборка блок-фермы осуществляется на строительной площадке. В начале собирается верхний пояс из однотипных клеефанерных плит 1, затем плиты стыкуются в коньковом
узле. Дальше к плитам навешиваются деревянные взаимозаменяемые раскосы 8. После этого следует выполнение узлов 9 нижнего пояса и в конце производится крепление
крайних стальных стержней 13, имеющих по концам V-образное разветвление и соединяющих напрямую опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса 11.
Положительные свойства разработанного технического решения заключаются в эффективной работе блок-фермы за счет введения крайних стальных стержней нижнего пояса,
которые напрямую соединяют опорные узлы со средними стальными элементами нижнего пояса. Вследствие этого при нагружениях по всему пролету возникают сжимающие
усилия во всех раскосах. Усилие с нижнего пояса на основные ребра верхнего пояса передается под небольшим углом к направлению волокон древесины, что определяет
незначительные деформации в узловом сопряжении. В связи с этим обусловлена возможность сделать раскосы взаимозаменяемыми, уменьшить размер поперечного сечения,
а следовательно, достичь экономии древесины.
В сравнении с прототипом, данное техническое решение позволяет снизить расход материалов на 12 - 15%, улучшить условия работы верхнего пояса благодаря снижению
величин изгибающих моментов и уменьшению угла между осью передачи продольного усилия и направлением волокон древесины с нижнего пояса на основные работы
верхнего.
Формула изобретения
Блок-ферма покрытия представляет собой двухскатную четырехпанельную пространственную ферму, верхний пояс которой выполнен из однотипных клеефанерных плит,
пространственная решетка регулярного типа выполнена из деревянных поставленных V-образно взаимозаменяемых раскосов, верхний пояс соединен по концам с нижним
поясом раскосами через опорные узлы, нижние узлы крайних и средних раскосов соединены между собой деревянным элементом нижнего пояса, а средний элемент нижнего
пояса выполнен из круглой стали, отличающаяся тем, что в ферму введены крайние стальные стержни нижнего пояса, имеющие по концам V-образное разветвление и
напрямую соединяющие опорные узлы со средним стальным элементом нижнего пояса.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ РАСКОСАМИ 2503783
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
2 503 783
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/11 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 26.12.2021)
Пошлина:
учтена за 6 год с 26.06.2017 по 25.06.2018. Возможность восстановления: нет.
(21)(22) Заявка: 2012126474/03,
25.06.2012
(24) Дата начала отсчета срока
действия патента:
25.06.2012
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи
заявки: 25.06.2012
(45)
Опубликовано: 10.01.2014 Бюл.
(72) Автор(ы):
Хисамов Рафаиль Ибрагимович (RU),
Шакиров Руслан Анфрузович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
"Казанский государственный архитектурно-строительный
университет" (КГАСУ) (RU),
Закрытое акционерное общество "Казанский
Гипронииавиапром" (ЗАО "Казанский Гипронииавиапром") (RU)
№1
(56) Список документов,
цитированных в отчете о
поиске: RU 103115 U1, 27.03.2011.
RU 2354789 C1, 10.05.2009. AU
568956 B2, 14.01.1988.
Адрес для переписки:
420043, РТ, г.Казань, ул. Зеленая,
1, КГАСУ, Ф.И. Давлетбаевой
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРМЫ С НИСХОДЯЩИМИ РАСКОСАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления фермы с нисходящими раскосами. Технический результат заключается в снижении
трудоемкости изготовления. Ферму выполняют из прямых коробчатых поясов с треугольной или раскосной решеткой. Односрезные концы раскосов соединяют сваркой с
поясами. Сначала по проекту изготавливают полуфермы. Укладывают верхний пояс, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы. Опорный узел
состоит из двух фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса. Перпендикулярно фасонкам приваривают опорную плиту полуфермы. Затем
укладывают нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы. После чего к поясам встык
приваривают стержни решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм. Затем на узлы полуфермы
накладывают внахлест стержни решетки нисходящего направления, выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или полос. Полосы преднапрягают, стягивая их в
середине болтом. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и касается способа изготовления решетчатых ферм из прокатных профилей, выполняемых на сварке.
Известен способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых поясов и треугольной решетки с сечением из коробчатых профилей, заключающийся
в соединении сваркой односрезных концов раскосов с поясами в притык (см. Справочник проектировщика. Металлические конструкции, М. 1998, стр.175, 181. Рис.7.16, 7.17).
Недостатком способа является расцентровка в узле осей соединяемых раскосов с поясами, что требует повышенного расхода металла на стержни ферм.
Прототипом изобретения является способ изготовления треугольной подстропилььной фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямого коробчатого пояса,
заключающийся в соединении сваркой односрезных концов двух нисходящих раскосов с верхним поясом (см. Альбом типовой серии на фермы из гнутосварных профилей.
Серия 1.460.3-23.98.1 - 27КМ, лист подстропильная ферма). Такой способ не может быть применен вцелом для изготовления ферм с треугольной или раскосной решеткой, т.к.
ширина сходящихся в узлах стержней решетки ферм и поясов выполняется различной, что требует применения в узлах ферм фасонок и ведет к трудоемкости изготовления
фермы.
Изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления фермы с обеспечением выполнения центрирования осей сходящихся в узлах раскосов.
Результат достигается тем, что в способе изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых коробчатых поясов с треугольной или раскосной решеткой,
заключающийся в соединении сваркой односрезных концов раскосов с поясами, согласно изобретению, сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают верхний
пояс из коробчачатого профиля, содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы, состоящий из двух фасонок, приваренных к поясу в продолжении
плоскости стенок верхнего пояса и приваренную перпендикулярно фасонкам опорную плиту полуфермы; затем укладывют нижний пояс фермы с шириной равной верхнему
поясу, который содержит фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы; после чего к поясам встык приваривают стержни решетки восходящего направления
полуфермы, выполняя их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм; затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего направления,
выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают стягивая их в середине болтом.
На Фиг.1 изображена двускатнвя ферма с треугольной решеткой. На Фиг.2,3 и 4 - последовательности изготовления фермы.
Ферма с треугольной или раскосной решеткой состоит из верхнего пояса 1 и нижнего пояса 2, выполняемых из коробчатых профилей равной ширины «b» (Фиг.1). Все
восходящие раскосы фермы с треугольной или раскосой решеткой выполняют из коробчатых профилей 3 с шириной профиля равного щирине поясов (при этом толщина
профилей принимается по расчету). Нисходящий приопорный раскос 4 выполняют из двух неравнобоких уголков или полос (Фиг.1). Остальные раскосы 5 фермы нисходящего
направления изготавливают из двух полос, которые накладывают на узлы фермы и приваривают (Фиг.1). Ферму в заводских условиях собирают в следующей
последовательности. Сначала по проекту изготавливают полуфермы, для чего: укладывают верхний пояс 1 из коробчатого профиля (Фиг.2), который содержет фланцевый
монтажный стык 6, и опорный узел полуфермы (Фиг.2), состоящий из двух фасонок 7, приваренных к поясу 1 в продолжении плоскости стенок верхнего пояса 1 и приваренную
перпендикулярно фасонкам 7 опорную плиту 8 полуфермы; затем укладывют нижний пояс 2 фермы с шириной пояса 2 равного ширине верхнего пояса 1, который содержит
фланцевый монтажный стык 9 нижнего пояса 2 полуфермы; после чего к поясам 1 и 2 встык приваривают односрезные раскосы решетки восходящего направления 3, выполняя
их коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм 1 и 2 (Фиг.3); затем на узлы полуфермы накладывают внахлест раскосы 4 и 5 решетки нисходящего направления
(Фиг.4), выполняя их из двух параллельных неравнобоких уголков 4 или полос 5, при этом полосы 5 преднапрягают в середине стягивая их болтом 10.
Задаваемое полосам 5 преднапряжение позволяет исключить податливость в их работе, что полезно для работы фермы по деформативности.
Способ позволяет все стержни фермы выполнить односрезными с обеспечением центрирования осей сходящихся в узле раскосов, кроме того при изготовлении нисходящих
раскосов нахлестом на узлы полуферм происходит усиление стенок коробчатых профилей поясов и раскосов, что также является полезным для работы узлов фермы.
Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при проектировании и изготовлении ферм из коробчатых и открытых профилей пролетами до 36 метров и более.
Формула изобретения
Способ изготовления фермы с нисходящими раскосами, выполняемой из прямых коробчатых поясов с треугольной или раскосной решеткой, заключающийся в соединении
сваркой односрезных концов раскосов с поясами, отличающийся тем, что сначала по проекту изготавливают полуфермы: укладывают верхний пояс из коробчатого профиля,
содержащий фланцевый монтажный стык пояса и опорный узел полуфермы, состоящий из двух фасонок, приваренных к поясу в продолжении плоскости стенок верхнего пояса,
и приваренную перпендикулярно фасонкам опорную плиту полуфермы; затем укладывают нижний пояс фермы с шириной, равной верхнему поясу, который содержит
фланцевый монтажный стык нижнего пояса полуфермы; после чего к поясам встык приваривают стержни решетки восходящего направления полуфермы, выполняя их
коробчатыми и равными по ширине поясам полуферм; затем на узлы полуфермы накладывают внахлест стержни решетки нисходящего направления, выполняя их из двух
параллельных неравнобоких уголков или полос, при этом полосы преднапрягают, стягивая их в середине болтом.
УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ 2228415
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(19)
RU
(11)
2 228 415
(13)
C2
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(51) МПК
E04C 3/17 (2000.01)
E04B 1/19 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина: Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 99123410/03, 04.11.1999
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.11.1999
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2001 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.05.2004 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕНДЖИЕВСКИЙ Л.В. и др. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р // Информ.
листок №49-97 / ЦНТИ - Красноярск, 1997. SU 1742435 A1, 23.06.1992. SU 1310488 A1, 15.05.1987. SU 1281651 A1, 07.01.1987. RU
2117117 C1, 10.08.1998. RU 2136822 C1, 10.09.1999. RU 2102566 C1, 20.01.1998. US 4389829 A, 28.06.1983. FR 2551789 A, 15.03.1985.
(72) Автор(ы):
Дмитриев П.А.,
Инжутов И.С.,
Чернышов С.А.,
Деордиев С.В.,
Филиппов А.П.
(73) Патентообладатель(и):
Красноярская государственная
архитектурно-строительная академия
Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, КрасГАСА
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КРАЙНЕГО НИЖНЕГО УЗЛА РАСКОСОВ С НИЖНИМ ПОЯСОМ ТРЕХГРАННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЫ ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический
результат - повышение прочности и жесткости за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями ползучести усилий предварительного
напряжения. Узловое сопряжение представляет собой металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками,
раскосы, присоединенные через металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический
элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек. Между гайками и металлическим элементом соединения раскосов
размещены две шайбы, выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина. 4 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна преднапряженная панель покрытия, предназначенная для большепролетных зданий и сооружений, а также для несущих элементов транспортных галерей, переходов
и других аналогичных объектов. Преднапряженная панель покрытия представляет собой тонкую облегченную железобетонную плиту, выполняющую роль верхнего пояса, к
которой присоединены металлические подкрепляющие элементы в виде пространственно ориентированных шпренгелей, состоящих из стержней решетки, нижнего пояса. Она
снабжена дополнительно криволинейным поясом из пучков высокопрочной арматурной стали или тросов с подвесками или стойками, присоединенными к узлам нижнего
пояса, снабженным натяжным устройством.
Недостатком этой системы является неэффективность конструкции за счет большего веса и расхода материалов в отличие от предлагаемой авторами [1].
Более близким по техническому решению к предлагаемому изобретению (прототипом) является трехгранная деревометаллическая блок-ферма марки ТБФ 12-3Р. Верхний пояс
П-образного сечения выполнен из крупноразмерных плит, имеющих каркас из цельнодеревянных элементов и прикрепленной к нему сверху шурупами обшивки из плоских
асбестоцементных листов. Между вспомогательными дощатыми ребрами, расположенными вдоль пролета, на обшивку укладывается утеплитель из полистирольного
пенопласта. Гидроизоляция устанавливается из трех слоев рубероида по выравнивающему слою из стеклоткани. Верхний пояс объединен с нижним пространственной решеткой
регулярного типа, выполненной из деревянных раскосов квадратного сечения. Крайние раскосы соединены с нижним поясом стальными стержневыми подвесками. Нижний
пояс из стальных стержней круглого сечения имеет по концам V-образное разветвление для сопряжения с основными ребрами верхнего пояса [2].
Недостатком прототипа является неэкономичность конструкции за счет недостаточной несущей способности, потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе за
счет ползучести и температурно-влажностных деформаций в древесине и температурных деформаций металла и, как следствие, снижение жесткостных характеристик.
Целью изобретения является создание экономичной конструкции за счет повышения прочности и жесткости, за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за
деформациями ползучести усилий предварительного напряжения.
Цель достигается тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
включающее в себя металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через
металлические фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов,
имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы,
выполненные из швеллера, а между ними винтовая пружина.
В связи с тем, что в узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в
себя металлический элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические
фасонки к металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую
нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек, на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две шайбы,
выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина, появляется возможность создания экономичной конструкции за счет снижения материалоемкости, создания
“следящих” за деформациями ползучести усилий предварительного напряжения. При этом в основном ребре возникает момент с обратным знаком, что в свою очередь ведет к
повышению несущей способности и жесткости.
Узловое сопряжение раскосов с нижним поясов пространственной решетчатой конструкции представлено на чертежах.
Фигура 1, 2 - общий вид трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия,
Фигура 3, 4 - узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия.
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов 1 с нижним поясом 2 трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя
металлический элемент соединения раскосов 3, образованный трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя фасонками 5, раскосы 1, присоединенные через
металлические фасонки 5 к металлическому элементу соединения раскосов 3, и металлический стержень 6, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов 3,
имеющий резьбовую нарезку на конце и закрепленный с помощью гаек 7. На металлический стержень между гайками 7 и металлическим элементом соединения раскосов 3
размещены две шайбы 9, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина 8.
Сборка конструкции производится следующим образом: к металлическому элементу соединения раскосов 3, образованному трубой 4 с приваренными сверху V-образно двумя
фасонками 5, присоединяются раскосы 1, затем через 3 пропускается металлический стержень 6, имеющий резьбовую нарезку на конце. Далее стержень пропускается через
шайбу 9, винтовую пружину 8, шайбу 9 и закрепляется с помощью гаек 7.
В процессе эксплуатации пружина будет регулировать усилие предварительного напряжения, сохраняя его несмотря на ползучие и температурно-влажностные деформации в
древесине и температурные деформации металла.
Применение предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом создает усилие предварительного напряжения и сохраняет его в процессе эксплуатации, что в
свою очередь позволяет создать экономичную конструкцию за счет повышения несущей способности и жесткости пространственной решетчатой конструкции.
Источники информации
1. RU, авторское свидетельство 2117117, 1998.
2. Л.В.Енджиевский, О.В.Князев, И.С.Инжутов, С.В.Деордиев. Трехгранная блок-ферма ТБФ 12-3Р // Информ. Листок №49-97/ ЦНТИ. - Красноярск, 1997.
Формула изобретения
Узловое сопряжение крайнего нижнего узла раскосов с нижним поясом трехгранной предварительно напряженной блок-фермы покрытия, включающее в себя металлический
элемент соединения раскосов, образованный трубой с приваренными сверху V-образно двумя фасонками, раскосы, присоединенные через металлические фасонки к
металлическому элементу соединения раскосов, и металлический стержень, пропущенный через металлический элемент соединения раскосов, имеющий резьбовую нарезку на
конце и закрепленный с помощью гаек, отличающееся тем, что на металлический стержень между гайками и металлическим элементом соединения раскосов размещены две
шайбы, выполненные из швеллера, и между ними винтовая пружина.
(21) Регистрационный номер заявки: 0099123410 Извещение опубликовано: 27.10.2006БИ: 30/2006
СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ШПРЕНГЕЛЬНОГО БЛОКА ПОКРЫТИЯ 2208103
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 208 103
(13)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
C1
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(51) МПК
E04C 3/10 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 13.08.2022)
Пошлина:
Патент перешел в общественное достояние.
(21)(22) Заявка: 2002121993/03, 12.08.2002
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
12.08.2002
(45) Опубликовано: 10.07.2003 Бюл. № 19
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: БЕЛЕНЯ Е.И. Предварительно напряженные несущие
металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1975, с.250-252,
(рис.V.21). SU 802479 A, 15.02.1981. SU 910985 A, 09.03.1982. GB
2174430 A, 05.11.1986. US 4353190 A1, 12.10.1982. SU 1308731 A1,
07.05.1987.
(71) Заявитель(и):
Петербургский государственный университет путей сообщения
(72) Автор(ы):
Егоров В.В.,
Алексашкин Е.Н.,
Забродин М.П.
(73) Патентообладатель(и):
Петербургский государственный университет путей сообщения
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС, патентный
отдел
(54) СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ШПРЕНГЕЛЬНОГО БЛОКА ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано при изготовлении предварительно напряженных шпренгельных блоков покрытия,
применяемых в качестве несущих конструкций покрытий зданий и сооружений и т. п. Технический результат - снижение трудоемкости монтажа предварительно напряженных
шпренгельных блоков покрытия. Способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия включает крепление к концам элемента жесткости приопорных
хомутов, объединенных затяжкой, и установку диафрагм шпренгеля. Приопорные хомуты пропускают в петли на концах затяжки. Затем направляющие на концах диафрагм
шпренгеля упирают в сегментообразные торцы стопоров затяжки. Ригели диафрагм шпренгеля заводят в криволинейные направляющие элемента жесткости и объединяют их
временной затяжкой, снабженной натяжным устройством, с помощью которого смещают ригели диафрагм шпренгеля навстречу друг другу до касания с упорами
криволинейных направляющих. После этого устанавливают фиксаторы и демонтируют временную затяжку. 8 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано при изготовлении предварительно напряженных шпренгельных блоков покрытия,
применяемых в качестве несущих конструкций покрытий зданий и сооружений и т. п.
Известен способ предварительного напряжения шпренгельных балок, преимущественно большепролетных покрытий, включающий установку рычагов, присоединение к их
средним частям концов затяжки и направляющей со стяжными приспособлениями, к которым прикрепляют одни концы рычагов, подвижно соединенные с направляющей, при
этом рычаги выполняют спаренными и соединяют другими концами с предварительно напрягаемой балкой жесткости, а направляющую и концы затяжки размещают между
ними, причем концы затяжки жестко закрепляют к рычагам [1].
Недостатком известного технического решения является сложность и трудоемкость его осуществления, связанная с необходимостью монтажа мощных рычагов, направляющих,
стяжных приспособлений, а также осуществления прикреплений в местах опирания рычагов на балку жесткости и жесткого закрепления затяжки к рычагам. Кроме того,
известное техническое решение предусматривает объединение затяжки при помощи вставки, помещаемой между спаренными рычагами, что также увеличивает трудоемкость
процесса предварительного напряжения.
Также известен способ монтажа предварительно напряженной несущей конструкции, включающий монтаж элемента жесткости, прикрепление к его торцам гибкой затяжки,
установку средней стойки шпренгеля, после чего производится первый этап натяжения затяжки домкратами двойного действия, закрепленными на концах гибкой затяжки, а
второй этап предварительного натяжения производится посредством удлинения средней стойки шпренгеля, смонтированной на ней винтовой муфтой [2] (принято за прототип).
Недостатком такого технического решения является повышенная трудоемкость, обусловленная необходимостью присоединения к гибкой затяжке и средней стойке шпренгеля
натяжных устройств (домкратов и стяжной муфты), а также невозможностью демонтажа стяжной муфты, что, в конечном счете, повышает трудоемкость монтажа конструкции в
целом.
Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости монтажа предварительно напряженных шпренгельных блоков покрытия.
Технический результат достигается тем, что в способе монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия, включающем крепление к концам элемента
жесткости приопорных хомутов, объединенных затяжкой, и установку диафрагм шпренгеля, приопорные хомуты пропускают в петли на концах затяжки, затем направляющие на
концах диафрагм шпренгеля упирают в сегментообразные торцы стопоров затяжки, а ригели диафрагм шпренгеля заводят в криволинейные направляющие элемента жесткости
и объединяют их временной затяжкой, снабженной натяжным устройством, с помощью которого смещают ригели диафрагм шпренгеля навстречу друг другу до касания с
упорами криволинейных направляющих, после чего устанавливают фиксаторы и демонтируют временную затяжку.
Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами:
- на фиг. 1 приводится общий вид предварительно напряженного шпренгельнго блока (вид по 1-1 на фиг. 2) после монтажа;
- на фиг. 2 - план шпренгельного блока по фиг. 1;
- на фиг. 3 - поперечный разрез по 2-2 на фиг. 2;
- на фиг. 4 - узел А на фиг. 1;
- на фиг. 5 - общий вид предварительно напряженного шпренгельного блока на стадии монтажа;
- на фиг. 6 - узел Б на фиг. 5;
- на фиг. 7 - узел В на фиг. 5;
- на фиг. 8 - вид по 3 - 3 на фиг. 7.
Предлагаемый способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия заключается в прикреплении к концам элемента жесткости 1 приопорных
хомутов 2, объединенных затяжкой усиления 3, и установке диафрагм 4 шпренгеля, для чего приопорные хомуты 2 пропускают в петли 5 на концах затяжки усиления 3 и крепят
их к концам элемента жесткости 1 (например, с помощью резьбовых концевиков с гайками), затем направляющие 6 диафрагм 4 шпренгеля упирают в сегментообразные торцы
стопоров 7 затяжки усиления 3, а ригели 8 диафрагм 4 шпренгеля, снабженные прорезями на концах, заводят в криволинейные направляющие 9 элемента жесткости 1 и
объединяют их временной затяжкой 10 с натяжным устройством 11 (например, стяжной муфтой), при помощи которого затем смещают ригели 8 диафрагм 4 шпренгеля
навстречу друг другу до касания с упорами 12 криволинейных направляющих 9, в результате чего диафрагмы 4 шпренгеля поворачиваются относительно точек упора
направляющих 6 диафрагм 4 шпренгеля в стопоры 7 затяжки 3, после чего в отверстия 13 криволинейных направляющих 9 устанавливают фиксаторы 14 и демонтируют
временную затяжку 10.
На концах затяжки 3 устроены петли 5 и стопоры 7, например, в виде спрессованных шайб.
Закрепление временной затяжки 10 к ригелям 8 диафрагм 4 шпренгеля осуществляется, например, с использованием торцевых анкеров.
При стягивании натяжным устройством 11 временной затяжки 10 она укорачивается, что приводит к перемещению ригелей 8 диафрагм 4 шпренгеля навстречу друг другу (в
направлении к середине пролета), при этом ригели 8 перемещаются в направляющих 9 (например, листового типа) вплоть до касания с упорами 12.
При перемещении диафрагм 4 шпренгеля из начального наклонного положения в проектное расстояние между осями элемента жесткости 1 и затяжки 3 увеличивается, что
приводит к появлению в затяжке 3 и приопорных хомутах 2 растягивающих усилий предварительного напряжения.
Стопоры 7 с сегментообразными торцами, смонтированные на затяжке 3, предотвращают смещение направляющих 6 диафрагм 4 шпренгеля и соответственно нижних концов
диафрагм 4 шпренгеля, фиксируя их положение в процессе напряжения временной затяжки 10 натяжным устройством 11. При этом на стопоры 7 воздействуют усилия,
возникающие из-за разности горизонтальных составляющих усилий в затяжке 3 и приопорных хомутах 2.
Торцы стопоров 7 затяжки 3, контактирующие с направляющими диафрагм 4 шпренгеля, выполнены сегментообразными, что позволяет обеспечить поворот диафрагм 4
шпренгеля относительно их точек упора в стопоры 7 затяжки 3 и уменьшить необходимые усилия для перемещения ригелей 8 диафрагм 4 шпренгеля навстречу друг другу, что,
как следствие, приводит к снижению трудоемкости монтажа.
Криволинейные направляющие 9 выполнены по кривым, радиус кривизны которых равен расстоянию от направляющей 6 диафрагмы 4 шпренгеля в месте пропуска затяжки 3
до прорезей ригеля 8 диафрагмы 4 шпренгеля, что позволяет уменьшить дополнительные усилия при перемещении ригеля 8 диафрагмы 4 шпренгеля (повороте диафрагм 4
шпренгеля) по направляющим 9 элемента жесткости 1, и, как следствие, снизить трудоемкость монтажа в целом.
При натяжении временной затяжки 10 натяжным устройством 11 диафрагмы 4 шпренгеля поворачиваются и соответственно угол α между продольной осью диафрагмы 4 и осью
временной затяжки 10 увеличивается, следовательно, усилия во временной затяжке 10 и натяжном устройстве 11, необходимые для перемещения ригелей 8 диафрагмы 4
шпренгеля и равные Fз=Fд•cosα (где Fз - усилие натяжения во временной затяжке 10, Fд - реакция направляющих 9), уменьшаются, что приводит к снижению трудоемкости
процесса предварительного напряжения временной затяжки 10 натяжным устройством 11 и, как следствие, к снижению трудоемкости монтажа всего шпренгельного блока
покрытия в целом.
Кроме того, отпадает необходимость в стационарном натяжном устройстве (стяжной муфте и т. п.), которое остается на установленном предварительно напряженном
шпренгельном блоке покрытия и в дальнейшем не используется.
Демонтируемые временная затяжка 10 и натяжное устройство 11 являются инвентарными элементами многократного применения.
Использование предлагаемого изобретения позволит снизить трудоемкость монтажа предварительно напряженных шпренгельных блоков покрытия на 10... 15%.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Авторское свидетельство СССР 802479, Е 04 G 21/12; В 1/22. Исаев П.М. и др. Натяжное устройство преимущественно для предварительного напряжения шпренгельных балок
большепролетных покрытий. - Бюл. 5. - 1981.
2. Беленя Е.И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. -М.: Стройиздат, 1975. - с. 250...252 (рис. V.21).
Формула изобретения
Способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия, включающий крепление к концам элемента жесткости приопорных хомутов, объединенных
затяжкой, и установку диафрагм шпренгеля, отличающийся тем, что приопорные хомуты пропускают в петли на концах затяжки, затем направляющие на концах диафрагм
шпренгеля упирают в сегментообразные торцы стопоров затяжки, а ригели диафрагм шпренгеля заводят в криволинейные направляющие элемента жесткости и объединяют их
временной затяжкой, снабженной натяжным устройством, с помощью которого смещают ригели диафрагм шпренгеля навстречу друг другу до касания с упорами
криволинейных направляющих, после чего устанавливают фиксаторы и демонтируют временную затяжку.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 188 915
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/10 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 17.07.2021)
Пошлина:
учтена за 4 год с 17.07.2004 по 16.07.2005. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 2001119753/03, 16.07.2001
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
16.07.2001
(45) Опубликовано: 10.09.2002 Бюл. № 25
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: БЕЛЕНЯ Е.И. и др. Металлические конструкции, -М.1982,
с.95, рис.6.14 ж. КИРСАНОВ Н.М. Висячие покрытия
производственных зданий. - М., 1990, с.8, рис.1.1. SU 910985 А,
(71) Заявитель(и):
Петербургский государственный университет путей сообщения
(72) Автор(ы):
Егоров В.В.,
Алексашкин Е.Н.,
Забродин М.П.
(73) Патентообладатель(и):
Петербургский государственный университет путей сообщения
09.03.1982. GB 2174430 А, 05.11.1986. US 4353190 А1, 12.10.1982.
SU 1308731 А1, 07.05.1987.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС, патентный
отдел
(54) СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ШПРЕНГЕЛЬНОЙ РАМЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к способу монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, и может быть использовано при
возведении несущих каркасов зданий и сооружений, жестких поперечин электрифицированных железных дорог и т.п. Технический результат - упрощение монтажа
предварительно напряженных шпренгельных рам и, как следствие, снижение его трудоемкости. Для этого в способе монтажа предварительно напряженной шпренгельной
рамы, включающем объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным ригелем шпренгельного типа, к балке-распорке ригеля прикрепляют стойки с
вилкообразными наконечниками, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры, затем балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный
подъем, спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры, и опускают ригель, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после
чего ригель перестроповывают и устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла
наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн при их совмещении равен отношению горизонтальных и вертикальных зазоров между ригелем и
колоннами. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к способу монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, и может быть использовано при
возведении несущих каркасов зданий и сооружений, жестких поперечин электрифицированных железных дорог и т.п.
Известен способ монтажа рамы, заключающийся в предварительном монтаже колонн, ригеля и якорей (анкеров, погруженных в землю, например, гравитационного типа, бутовых, бетонных и т.п., - свайных и др.), к которым присоединяются гибкие ванты, объединяемые с ригелем подвесками, после чего производится предварительное
напряжение вантовой системы натяжными устройствами (например, стяжными муфтами и т.п.) [1].
Недостатком такого решения является его сложность, обусловленная, в частности, изготовлением и установкой на вантах специальных натяжных устройств и проведением
дополнительных операций, связанных с натяжением вант и регулированием усилий в вантовой системе.
Также известен способ монтажа рамы с предварительно напряженным ригелем, заключающийся: в предварительном монтаже колонн и элемента жесткости ригеля рамы;
присоединении к нему стоек шпренгеля, снабженных на концах направляющими для пропуска гибких затяжек с закреплением их на торцах элемента жесткости; закреплении на
гибкой затяжке натяжных устройств; создание с их помощью в затяжке усилий предварительного напряжения и их регулирования [2] (принято за прототип).
Недостатком такого решения является его сложность, связанная, в частности, с необходимостью закрепления на гибких затяжках натяжных устройств [3], проведением операций
по предварительному натяжению гибких затяжек и регулированию усилий в шпренгельной системе. Создание предварительного напряжения в затяжках, кроме того, требует
дополнительных трудозатрат на операции по контролю величины их натяжения и на устройство монтажных подмостей.
Задачей изобретения является упрощение монтажа предварительно напряженных шпренгельных рам и, как следствие, снижение его трудоемкости.
Технический результат достигается тем, что в способе монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающем объединение колонн с фундаментами и
предварительно напряженным ригелем, к балке-распорке ригеля, до ее монтажа в проектное положение, прикрепляют стойки шпренгеля с вилкообразными наконечниками, а
на ее концах устанавливают вилкообразные упоры, затем балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, спрессованные на затяжке
шайбы заводят за вилкообразные упоры и опускают ригель на временные опоры, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель
перестроповывают и устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла наклона
скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн принимают равным отношению вертикальных и горизонтальных зазоров между ригелем и колоннами.
Монтаж, включая предварительное напряжение шпренгельной рамы, производится в два этапа.
Первый этап - сборка и предварительное напряжение шпренгельного ригеля рамы. К балке-распорке крепят стойки шпренгеля с вилкообразными наконечниками, а на ее
концах устанавливают вилкообразные упоры. Балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем. Затем к балке-распорке прикрепляют
затяжку, вводя ее в вилкообразные наконечники стоек шпренгеля, а спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры. Положение затяжек в вилкообразных
упорах фиксируют замыкающими фиксаторами (например, шпильками, болтами и т.п.). После чего шпренгельный ригель рамы, включающий балку-распорку, стойки шпренгеля
и затяжку, опускают на временные опоры, размещенные под концами балки-распорки.
Балка-распорка как элемент шпренгельного ригеля воспринимает в основном продольные сжимающие усилия и в связи с этим обладает невысокой изгибной жесткостью. При
строповке в средней части ее длины и промежуточном подъеме балка-распорка деформируется по двухконсольной схеме, при этом концы балки-распорки под действием
собственной массы опускаются, а расстояние между вилкообразными упорами уменьшается, что позволяет завести за них спрессованные шайбы затяжки. В местах крепления
затяжки к вилкообразным упорам устанавливают замыкающие фиксаторы. После установки ригеля на временные опоры, размещенные под концами балки-распорки, и его
расстроповки балка-распорка распрямляется и растягивает гибкую затяжку, создавая в ней усилия предварительного напряжения.
Второй этап - монтаж шпренгельного ригеля, включая предварительное напряжение колонн и дополнительное предварительное напряжение затяжки. На концах балкираспорки шпренгельного ригеля устанавливают торцевые башмаки и прикрепляют к ним концевые упоры затяжки. Так как крепление торцевых башмаков к балке-распорке
выполнено с возможностью их перемещения вдоль оси балки-распорки (болты, прикрепляющие торцевые башмаки к балке-распорке, установлены в овальные отверстия), то
усилий в затяжке на участках между спрессованными шайбами и концевыми стопорами при этом не возникает.
Шпренгельный ригель стропуют с размещением мест захвата строповочных устройств у его концов и производят подъем. При установке шпренгельного ригеля на колонны,
предварительно объединенные с фундаментами, совмещают скошенные поверхности торцевых башмаков и оголовков колонн, при этом между опорными горизонтальными и
вертикальными поверхностями торцевых башмаков и оголовков колонн остаются зазоры Δ1 и Δ2 соответственно. После расслабления строповочных устройств под действием
собственной массы (сил гравитации) преодолеваются силы трения, развивающиеся по контактным плоскостям скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля рамы и
оголовков колонн, происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля рамы в проектное положение (до полного касания опорных поверхностей - Δ1=0, Δ2=0), а
торцевые башмаки перемещаются вдоль скошенных поверхностей оголовков колонн. При этом на концевых участках затяжки (на участках между спрессованными шайбами и
концевыми стопорами) возникают дополнительные растягивающие усилия, горизонтальные составляющие которых направлены перпендикулярно продольным осям колонн к
центру рамы. Это вызывает в сечениях колонн усилия предварительного напряжения (начальные изгибающие моменты). Таким образом, на втором этапе производится
предварительное напряжение колонн и дополнительное напряжение затяжки ригеля (за счет донапряжения ее концевых участков).
Изобретение описывается следующими графическими материалами:
- на фиг.1 приводится общий вид предварительно напряженной шпренгельной рамы;
- на фиг.2 - узел "А" на фиг.1;
- на фиг.3 - вид по 1-1 на фиг.2;
- на фиг.4 - узел "Б" на фиг.1;
- на фиг.5 - вид по 2-2 на фиг.2;
- на фиг.6 - вид по 3-3 на фиг.2;
- на фиг.7 - вид по 4-4 на фиг.4;
- на фиг.8 - схема строповки балки-распорки на 1-м этапе монтажа;
- на фиг.9 - схема строповки шпренгельного ригеля на 2-м этапе монтажа.
Предлагаемый способ монтажа заключается в следующем. Колонны 1 шпренгельной рамы объединяются с фундаментами 2 и с предварительно напряженным шпренгельным
ригелем 3.
На 1-м этапе монтажа к балке-распорке 4 шпренгельного ригеля 3 крепят стойки шпренгеля 5 с вилкообразными наконечниками 6, а на ее концах устанавливают вилкообразные
упоры 7. Балку-распорку 4 шпренгельного ригеля 3 стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем. Затем к балке-распорке 4 прикрепляют затяжку 8, вводя
ее в вилкообразные наконечники 6 стоек шпренгеля 5, а спрессованные на затяжке 8 шайбы 9 заводят за вилкообразные упоры 7. Положение затяжки 8 на концах фиксируют
замыкающими фиксаторами 10. После чего шпренгельный ригель 3, включающий балку-распорку 4, стойки шпренгеля 5 и затяжку 8, опускают на временные опоры 11,
размещенные под концами балки-распорки 4.
На 2-м этапе монтажа на концах балки-распорки 4 шпренгельного ригеля 3 с помощью болтов 12 устанавливают торцевые башмаки 13 со скошенными поверхностями 14.
Концевые стопоры 15 затяжки 8 крепят к торцевым башмакам 13. Вследствие того что болты 12 проходят через овальные отверстия, расположенные в торцевых башмаках 13, то
возможно взаимное смещение торцевых башмаков 13 относительно балки-распорки 4 вдоль ее продольной оси. При этом в затяжке 8 на участках между спрессованными
шайбами 9 и концевыми стопорами 15 усилий не возникает.
Шпренгельный ригель 3 перестроповывают с размещением мест захвата строповочных устройств у его концов и производят его подъем.
При установке шпренгельного ригеля 3 на колонны 1 совмещают скошенные поверхности 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1, при этом между опорными
горизонтальными и вертикальными поверхностями торцевых башмаков 13 и оголовков 16 остаются зазоры Δ1 и Δ2 соответственно.
После расслабления строповочных устройств под действием собственной массы (сил гравитации) происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 рамы в
проектное положение до полного касания опорных поверхностей (Δ1=0, Δ2= 0), а торцевые башмаки 13 перемещаются вдоль скошенных поверхностей 14. При этом тангенс угла
наклона скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1 принимают равным отношению вертикальных (Δ1) и горизонтальных (Δ2) зазоров между
шпренгельным ригелем 3 и колоннами 1.
Силы гравитации преодолевают силы трения, развивающиеся по контактным участкам скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 шпренгельного ригеля 3 и оголовков
16 колонн 1. При этом на концевых участках затяжек 8 (на участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15) возникают дополнительные растягивающие
усилия, которые создают в местах контакта скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1 горизонтальные составляющие усилий, направленные к
центру рамы перпендикулярно продольным осям колонн 1. Это вызывает в сечениях колонн 1 усилия предварительного напряжения - начальные изгибающие моменты, а на
концевых участках затяжки 8 - дополнительные растягивающие усилия предварительного напряжения.
Балка-распорка 4 как элемент шпренгельного ригеля 3 обладает невысокой изгибной жесткостью. При ее строповке в средней части и промежуточном подъеме балка-распорка
4 работает по двухконсольной схеме, при которой ее концы под действием собственной массы провисают, а расстояния между вилкообразными упорами 7 уменьшаются, что
позволяет завести за них спрессованные на затяжке 8 шайбы 9. Строповка балки-распорки 4 в средней ее части и промежуточный подъем по двухконсольной схеме увеличивает
(в сравнении с другими схемами строповки) перемещения ее концов.
После установки шпренгельного ригеля 3 на временные опоры 11, размещенные под концами балки-распорки 4, и его расстроповки балка-распорка 4 распрямляется и
растягивает гибкую затяжку 8, создавая в ней усилия предварительного напряжения. Шпренгельный ригель 3 становится предварительно напряженным элементом. При этом
для натяжения затяжки 8 не требуются специальные силовые устройства (например, домкраты, грузы, натяжные устройства - стяжные муфты и т. п. ), так как деформирование
балки-распорки 4 осуществляется за счет силы тяжести, возникающей от ее собственной массы. Причем отпадает необходимость в контрольно-измерительной аппаратуре
(например, динамометрах, тензометрах и т.п.), так как расчетные усилия предварительного напряжения в затяжке 8 определяются ее длиной на участке между спрессованными
шайбами 10. Процесс сборки шпренгельного ригеля 3 совмещается с процессом его предварительного напряжения. Это приводит к упрощению его сборки и, как следствие, к
снижению трудоемкости монтажа шпренгельной рамы в целом.
При установке шпренгельного ригеля 3 на оголовки 16 колонн 1 происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 в проектное положение до полного касания
опорных поверхностей (Δ1= 0, Δ2=0). При этом на концевых участках затяжки 8 (на участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15) возникают
дополнительные растягивающие усилия, под действием которых происходит изгиб колонн 1 вовнутрь рамы. Таким образом, на втором этапе монтажа шпренгельной рамы
создается предварительное напряжение колонн 1 и дополнительное напряжение затяжки 8. При этом процесс установки шпренгельного ригеля 3 в проектное положение
совмещается с процедурой предварительного напряжения колонн 1, что приводит к упрощению их предварительного напряжения и, как следствие, к снижению трудоемкости
монтажа шпренгельной рамы в целом.
Назначение тангенса угла наклона скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 15 и оголовков 16 равным отношению вертикальных зазоров - Δ1 к горизонтальным зазорам
- Δ2 (
) обеспечивает одновременное и полное касание опорных поверхностей шпренгельного ригеля 3 и колонн 1 в проектном положении (Δ1=0, Δ2=0).
Использование изобретения позволяет упростить монтаж рамы за счет совмещения процессов сборки шпренгельного ригеля и его установки в проектное положение с
предварительным напряжением шпренгельного ригеля и колонн рамы. При этом не требуется применение дополнительных силовых устройств для натяжения затяжки и изгиба
колонн, не требуется контроль за величиной усилий предварительного напряжения в затяжке и величинами смещения колонн, в связи с чем отпадает необходимость в
специальной измерительной аппаратуре. В целом это приводит к снижению трудоемкости монтажа до 12-18%.
Источники информации
1. Кирсанов Н.М. Висячие покрытия производственных зданий. - М.: Стройиздат, 1990. - 128 с. - (Наука - строительному производству). Рис. 1.1 на с. 8.
2. Металлические конструкции: Спец. курс. учеб. пособие для вузов /Е.И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат,
1982. - 472с. Рис. 6.14, ж на с.95.
3. Руководство по применению стальных канатов и анкерных устройств в конструкциях зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1978. - 94с.
Формула изобретения
1. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающий объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным ригелем
шпренгельного типа, отличающийся тем, что на концах балки-распорки ригеля со стойками шпренгеля, имеющими вилкообразные наконечники, устанавливают вилкообразные
упоры, балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, затем спрессованные шайбы затяжки заводят за вилкообразные упоры, и
опускают ригель на временные опоры, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель перестроповывают и устанавливают на
колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн.
2. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы по п. 1, отличающийся тем, что тангенс угла наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и
оголовков колонн принимают равным отношению вертикальных и горизонтальных зазоров между ригелем и колоннами.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 172 372
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(13)
C1
(51) МПК
E01D 22/00 (2000.01)
E01D 19/00 (2000.01)
E04C 3/10 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:
учтена за 4 год с 22.02.2003 по 21.02.2004. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 2000104023/03, 21.02.2000
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
(71) Заявитель(и):
Воронежская государственная архитектурно-строительная
академия
21.02.2000
(45) Опубликовано: 20.08.2001 Бюл. № 23
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU
1261998 A, 07.10.1986. RU 2117120 C1, 10.08.1998. SU 1090786 A,
07.05.1984. SU 1070248 A, 30.01.1984. SU 1744172 A1, 30.06.1992.
SU 1799944 A1, 07.03.1993. SU 1090784 A, 07.05.1984. DE 1258441
A, 11.01.1968. GB 1241681 A, 04.08.1971. US 4718209 A,
12.01.1988. WO 93/22521 A, 11.11.1993. ГЛИНКА Н.Н., ПОСПЕЛОВ
Н.Д. Клееные пролетные строения мостов. - М.: Транспорт, 1964,
с.52-53. КУЛИШ В.И. Клееные деревянные мосты с
железобетонной плитой. - М.: Транспорт, 1979, с.43-50, рис.III.2.
(72) Автор(ы):
Накашидзе Б.В.
(73) Патентообладатель(и):
Воронежская государственная архитектурно-строительная
академия
Адрес для переписки:
394006, г.Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ВГАСА, патентноинформационный отдел
(54) БАЛКА
(57) Реферат:
Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано для усиления балочных конструкций промышленных и гражданских зданий, действующих мостовых
конструкций, а также в строительных предварительно напряженных конструкциях из разнородных материалов. Конструкция содержит усиленную продольными арматурными
стержнями по нижней грани деревянную стенку и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со стенкой с помощью сдвиговоспринимающих устройств в виде наклонных
тяг, установленных под острым углом в направлении торцов балки. Новым является то, что продольные арматурные стержни снабжены на своих концевых участках
устройствами компенсации реактивных сил в виде контактирующих с анкерами поперечных упоров, подпружиненных цилиндрических гильз, шарнирно соединенных
посредством боковых накладок с наклонными тягами, угол наклона которых увеличивается по мере удаления тяг от соответствующего торца к середине балки, при этом
противоположные концы наклонных тяг также соединены через боковые накладки с продольными ребровыми выступами железобетонной плиты с возможностью вращения,
причем выступы выполнены высотой не менее 1/3 высоты стенки из дерева. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в создании и сохранении длительного
эффекта преднапряжения, а также дополнительного разгружающего момента в балочной конструкции, варьировании жесткостью сдвиговых связей с целью снижения
деформаций между между железобетонной плитой и дощатоклееной стенкой, повышения степени поперечного обжатия для уменьшения скалывающих напряжений. 10 ил.
Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для усиления балочных конструкций промышленных и гражданских зданий, действующих
мостовых конструкций, а также в строительных предварительно напряженных конструкциях из разнородных материалов.
Известны конструктивные решения по усилению пролетных мостовых балок из железобетона [1] . Однако такие технические решения не позволяют сохранить длительно
заданный эффект предварительного напряжения, а конструкции балок не обладают демпфирующими свойствами.
Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков является балка деревожелезобетонного пролетного строения, преимущественно моста, включающая стенку из
дерева, усиленную продольными арматурными стержнями по нижней грани, и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со стенкой посредством
сдвиговоспринимающих устройств, выполненных в виде наклонных тяг, установленных под острым углом в направлении торцов балки [2].
В известном техническом решении продольные арматурные стержни и наклонные тяги позволяют создать эффект предварительного напряжения, а выполнение стенки из
клееной древесины способствует образованию демпфирующих свойств в конструкции балок при действии подвижной нагрузки.
Однако использование такого технического решения не позволяет сохранить требуемый длительный эффект предварительного напряжения по причине ползучести древесины и
релаксации армирующего материала, не представляется возможным создание дополнительного разгружающего изгибающего момента, противодействующего моменту от
внешней нагрузки, а также усложняется конструктивное решение снижения сдвиговых деформаций между железобетонной плитой и дощатоклееной деревянной стенкой.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание и сохранение длительного эффекта преднапряжения, а также дополнительного разгружающего
момента в балочной конструкции, варьирование жесткостью сдвиговых связей с целью снижения деформаций между железобетонной плитой и дощатоклееной деревянной
стенкой, повышение степени поперечного обжатия для уменьшения скалывающих напряжений.
Технический результат достигается за счет взаимосвязи напрягаемых арматурных стержней с устройствами компенсации реактивных сил, а благодаря наклонным тягам, угол
наклона которых увеличивается по мере удаления от соответствующего торца к середине балки, появляется возможность варьирования деформациями между железобетонной
плитой и клееной деревянной стенкой. Выполнение в железобетонной плите в плоскости сдвига прерывистых продольных ребровых выступов высотой не менее 1/3 высоты
стенки из дерева обеспечивает образование дополнительного разгружающего момента в составной деревожелезобетонной балке, а также способствует снижению деформаций
сдвига и отрыва в плоскости сопряжения плиты и стенки.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что балка, преимущественно моста, включающая стенку из дерева, усиленную продольными арматурными стержнями
по нижней грани, и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со стенкой посредством сдвиговоспринимающих устройств, выполненных в виде наклонных тяг,
установленных относительно продольных арматурных стержней под острым углом в направлении торцов балки, отличается от прототипа тем, что расположенные под нижней
гранью стенки продольные арматурные стержни снабжены установленными на своих концевых участках устройствами компенсации реактивных сил в виде контактирующих с
анкерами продольных арматурных стержней поперечных упоров, подпружиненных относительно размещенных под нижней гранью стенки и охватывающих концевые участки
упомянутых стержней цилиндрических гильз, шарнирно соединенных посредством боковых накладок, попарно установленных с противоположных сторон стенки, с наклонными
тягами, угол наклона которых увеличивается по мере удаления тяг от соответствующего торца к середине балки, при этом противоположными своими концами наклонные тяги
также через боковые накладки связаны с возможностью вращения с прерывистыми продольными ребровыми выступами верхней железобетонной плиты, выполненными
высотой не менее 1/3 высоты стенки из дерева.
Выполнение конструктивной системы путем взаимосвязи напрягаемых арматурных стержней и устройств компенсации реактивных сил позволяет создавать и длительно
сохранять эффект предварительного напряжения, а также повысить степень обжатия всей комбинированно-армированной балки как в продольном, так и в поперечном
направлении; при этом наклонные тяги, связанные шарнирно с прерывистыми продольными ребровыми выступами железобетонной плиты и продольными арматурными
стержнями, создают не только эффект обратного выгиба, противоположного прогибу от внешней нагрузки, но и дополнительный разгружающий момент от внутренних сил
обжатия. Выполнение в плоскости сопряжения железобетонной плиты и деревянной дощатоклееной стенки прерывистых ребровых выступов позволяет значительно увеличить
жесткость и прочность сдвиговых связей и тем самым повысить несущую способность всей балки. Благодаря устройству компенсации реактивных сил, шарнирно связанному с
наклонными тягами и продольными арматурными стержнями, обеспечивается надежный контроль и сохранение начально созданных напряжений в напрягаемой
конструктивной системе и тем самым длительно обеспечивается эффект преднапряжения в балке.
На фиг. 1 изображена балка пролетного строения, общий вид; на фиг. 2 - разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез 2-2 на фиг. 1; на фиг. 4 изображен фрагмент А на фиг. 1, крепление
продольных арматурных стержней с наклонными сдвиговоспринимающими устройствами посредством компенсатора реактивных сил; на фиг. 5 изображен фрагмент Б на фиг. 1,
крепление наклонных сдвиговоспринимающих устройств с продольным ребровым выступом железобетонной плиты; на фиг. 6 - разрез 3-3 на фиг. 4; на фиг. 7 - фрагмент
выполнения на концевых участках деревянной стенки ниш для ребровых выступов железобетонной плиты; на фиг. 8 - общий вид балки пролетом более 9 м с концевыми и
промежуточными сдвиговоспринимающими устройствами; на фиг. 9 фрагмент выполнения в деревянной стенке промежуточной ниши для ребровых выступов железобетонной
плиты; на фиг. 10 - фрагмент создания дополнительного внутреннего момента, образующегося в плоскости сдвига ребровых выступов плиты и стенки.
Балка содержит деревянную дощатоклееную стенку 1, усиленную по нижней грани продольной арматурой 2, а по верхней - железобетонной плитой 3. Периферийные элементы
усиления 2 и 3 объединены совместно наклонными тягами 4 и боковыми накладками 5, шарнирно соединенными одним концом с цилиндрическими гильзами 6, а другим с
прерывистыми продольными ребровыми выступами 7 железобетонной плиты 3. Цилиндрические гильзы 6, по крайней мере на одном конце балки, взаимодействуют с
устройствами компенсации реактивных сил, например, в виде пружин 8, ориентированных вдоль цилиндрической гильзы 6 и концевого участка продольной арматуры 2.
Пружины 8 закреплены одним концом к упорному столику 9, установленному на боковой грани цилиндрической гильзы 6, а другим концом к поперечному П - образному упору
10, сквозь который пропущен концевой участок продольной арматуры 2, закрепленный при помощи концевого анкера 11. Наклонные тяги 4, имеющие на концах анкера 11,
крепятся шарнирно с боковыми накладками 5 при помощи упорных столиков 9.
Сборку балки производят следующим образом. Первоначально в клееной дощатой деревянной стенке 1 выполняют ниши 12 на концевых участках (фиг. 7) на глубину не менее
1/3 высоты стенки 1, а для перекрываемых пролетов от 9 до 15 м выполняют дополнительно еще промежуточные ниши 13 (фиг. 8, 9) на глубину не менее 1/3 высоты стенки, а
для пролетов от 15 до 18 м вновь дополнительно выполняются промежуточные ниши 13 соответственно на глубину не менее 1/3 высоты стенки 1. Шаг между нишами 12, 13
начиная от концов стенки 1 к ее серединной части принимается равным 1/4 - 1/7 перекрываемого пролета. Затем осуществляется омоноличивание верхней грани стенки 1
железобетоном таким образом, чтобы в образовавшихся продольных ребровых выступах плиты 3 выполнялось сквозное отверстие 14 для шарнирного крепления боковых
накладок 5. С набором требуемой прочности бетона осуществляется установка напрягаемой системы в виде продольных и наклонных арматурных стержней 2, 4, 5. Установка
напрягаемой системы осуществляется таким образом, чтобы угол наклона концевых тяг 4 и боковых накладок 5 в приопорной части балок был в пределах 30 - 45o относительно
продольной оси арматуры 2, а для балок длиной от 9 до 15 м и для перекрываемых пролетов от 15 до 18 м, имеющих дополнительные промежуточные наклонные тяги 4 и
боковые накладки 5, угол наклона которых принимается в пределах 50 - 60o относительно продольной оси арматуры 2. Перед установкой напрягаемой системы первоначально
осуществляется подготовка продольной арматуры 2 к взаимосвязи с устройством компенсации реактивных сил и наклонными тягами 4 с накладками 5. Конструктивное решение
устройств компенсации реактивных сил имеет большое разнообразие (см. Патент РФ N 2109894). Взаимосвязь продольной арматуры 2 и компенсатора реактивных сил 8
осуществляется следующим образом. Первоначально, по крайней мере на одном конце продольной арматуры 2, устанавливается анкер 11, затем к нижней грани стенки 1 балки
на концевых участках устанавливают цилиндрические гильзы 6, к которым шарнирно присоединены одним концом боковые накладки 5, попарно устанавливаемые с
противоположных сторон стенки 1. Затем в сквозные отверстия 14 продольных ребровых выступов 7 плиты 3 вставляют оси 15, на которые крепится шарнирно другая
противоположная пара боковых накладок 5. После установки боковых накладок 5 в уровне верхней и нижней грани стенки 1 осуществляют их взаимное соединение тягами 4,
которые выполнены с концевыми анкерами 11. Продольный арматурный стержень 2 свободным (без анкера 11) концом протягивают сквозь цилиндрические гильзы 6 и
поперечный упор 10, а затем на свободный конец надевают анкер 11 и крепят к домкрату двойного действия (не показан). Для создания дополнительных реактивных сил
обжатия конструкции и их компенсации при потерях в период ползучести материала основы конструкции и релаксации напрягаемой арматуры необходимо устанавливать
компенсатор, например, в виде пружины 8 между поперечным упором 10 и цилиндрической гильзой 6. Таким образом, при действии домкрата пружина 8 сжимается, а
продольная арматура 2 натягивается на требуемую расчетную величину и затем свободный ее конец анкеруется анкером 11.
Напрягаемая система балки работает следующим образом. Используемый домкрат работает по принципу двойного действия, в результате при натяжении продольной арматуры
2 компенсатор реактивных сил, например, пружины 8 и цилиндрические гильзы 6 сжимаются, а наклонные сдвиговоспринимающие элементы в виде боковых накладок 5 и тяг 4
растягиваются. В результате внутреннего перераспределения сил от действия домкрата и сдвиговоспринимающих элементов с компенсатором реактивных сил балка выгибается
в сторону, противоположную прогибу от внешней нагрузки и собственного веса. При действии внешней нагрузки на балку образуется погонное сдвигающее внутреннее усилие
относительно нейтральной оси балки, которое воспринимается, как правило, связями. Податливость связей зависит от их жесткости. Выполнение в плоскости сдвига ж/б плиты 3
и деревянной дощатоклееной стенки 1 дополнительных связей в виде прерывистых продольных ребровых выступов 7 позволяет значительно повысить несущую способность
составной деревобетонной балки благодаря снижению вероятности скалывания в плоскости сдвига, так как касательные напряжения воспринимаются связями. При этом усилия
от наклонных сдвиговоспринимающих элементов 4, 5, передаваемые на оси 15, способствуют созданию дополнительного внутреннего разгружающего момента,
противоположного по знаку моменту от внешней нагрузки. Разгружающий дополнительный внутренний момент образуется следующим образом. При натяжении наклонных тяг
4 и боковых накладок 5 в условной точке сквозного отверстия 14 от оси 15 в ребровом выступе плиты 3 происходит внутреннее разложение усилий вдоль оси балки, поперек и
под соответствующим углом вдоль оси сдвиговоспринимающих элементов 4, 5. Усилие, направленное вдоль, относительно нейтральной оси балки имеет эксцентриситет,
который и способствует созданию дополнительного внутреннего момента (фиг. 10).
Изобретение позволяет повысить степень обжатия и эффект предварительного напряжения в балке благодаря комбинированному функциональному совмещению напрягаемой
продольной арматуры, наклонных сдвиговоспринимающих элементов и устройств компенсации реактивных сил. Принятые углы наклона сдвиговоспринимающих элементов
позволяет варьировать деформациями сдвига и отрыва ж/б плиты от дощатоклееной деревянной стенки, а выполнение прерывистых продольных ребровых выступов в плите в
плоскости сдвига способствует созданию дополнительного разгружающего момента от действия внешней нагрузки на балку, а также позволяет повысить жесткость связей,
воспринимающих сдвиг.
Таким образом, появилась большая надежность и возможность использования клееной древесины в комбинированных конструкциях из железобетона, полимербетона и
металла, так как обеспечивается прочность от возможного раскалывания древесины, являющейся наиболее уязвимым местом в деревянных конструкциях. Совместная
взаимосвязь продольной арматуры, наклонных сдвиговоспринимающих элементов и компенсатора потерь реактивных сил позволяет не только создавать в балке
противодействующий внешней нагрузке изгибающий момент, длительно сохранять эффект предварительного напряжения, значительно упростить процесс предварительного
напряжения балки, но еще появилась возможность создавать дополнительный разгружающий момент от действия внешней нагрузки и гарантировать надежность составной
балочной конструкции от скалывания при действии касательных напряжений.
Изобретение может быть использовано для усиления балочных конструкций из традиционных материалов при действии как статической, так и динамической либо
пульсирующей нагрузки, а также при конструировании подкрановых балок и других изгибаемых конструкций составного сечения с разномодульными характеристиками
составных зон и недостаточной жесткостью связей, воспринимающих их взаимный сдвиг относительно продольной оси.
Источники информации
1. RU, Патент РФ 2117120, кл. E 04 С 3/10.
2. SU, авт. св. 1261998, кл. E 01 D 7/02.
Формула изобретения
Балка, включающая стенку из дерева, усиленную продольными арматурными стержнями по нижней грани и верхнюю железобетонную плиту, объединенную со стенкой
посредством сдвиговоспринимающих устройств, выполненных в виде наклонных тяг, установленных относительно продольных арматурных стержней под острым углом в
направлении торцов балки, отличающаяся тем, что расположенные под нижней гранью стенки продольные арматурные стержни снабжены установленными на своих концевых
участках устройствами компенсации реактивных сил в виде контактирующих с анкерами продольных арматурных стержней поперечных упоров, подпружиненных относительно
размещенных под нижней гранью стенки и охватывающих концевые участки упомянутых стержней цилиндрических гильз, шарнирно соединенных посредством боковых
накладок, попарно установленных с противоположных сторон стенки, с наклонными тягами, угол наклона которых увеличивается по мере удаления тяг от соответствующего
торца к середине балки, при этом противоположными своими концами наклонные тяги также через боковые накладки связаны с возможностью вращения с прерывистыми
продольными ребровыми выступами верхней железобетонной плиты, выполненными высотой не менее 1/3 высоты стенки из дерева.
СТРОИТЕЛЬНАЯ ФЕРМА 2155259
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 155 259
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(13)
C2
(51) МПК
E04C 3/11 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:
учтена за 5 год с 17.04.2000 по 16.04.2001. Патент перешел в общественное
достояние.
(21)(22) Заявка: 96107742/03,
16.04.1996
(24) Дата начала отсчета срока
действия патента:
16.04.1996
(45)
Опубликовано: 27.08.2000 Бюл.
№ 24
(56) Список документов,
цитированных в отчете о
поиске: SU 781293 A, 23.11.1980.
FR 2237030 A1, 07.02.1975. US
3541749 A, 24.11.1970.
Адрес для переписки:
199053, Санкт-Петербург, В.О., 2-я
линия 23, Государственный
гидрологический институт
(71) Заявитель(и):
Государственный
гидрологический институт
(72) Автор(ы):
Миронов В.Е.
(73) Патентообладатель(и):
Государственный
гидрологический институт
(54) СТРОИТЕЛЬНАЯ ФЕРМА
(57) Реферат:
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции пролетного строения решетчатых гидрометрических мостов и как
стропильная ферма в перекрытиях зданий, сооружений. Технический результат изобретения - повышение жесткости фермы. Строительная ферма содержит верхний сжатый и
нижний растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также дополнительные стойки и подкосы. Каждая из дополнительных стоек одним концом
прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом к нижнему поясу, также вне узла, при этом длины панелей уменьшаются от середины пролета к опорам. Подкосы и
дополнительные стойки расположены только в средней части пролета фермы и имеют меньшее поперечное сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом одна
часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45° вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а
другим концом - к верхнему поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов и дополнительных стоек отстоят от ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины
панели. 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области гидрологии, а также строительства, в частности к гидрометрическим решетчатым мостам, в которых ферма может быть использована как
несущая конструкция пролетного строения и которые могут быть использованы на водных потоках с устойчивыми руслами и берегами для выполнения гидрометрических
измерений, с максимальной шириной по урезу в период горизонта высоких вод до 30 м и при перепаде уровня воды до 3-4 м. В конструкциях перекрытий зданий и сооружений
данное изобретение может найти применение в качестве стропильной фермы, в том числе с местной загрузкой поясов.
Известна строительная ферма с неравными панелями, длина которых уменьшается от середины пролета к опорам, содержащая верхний сжатым и нижний растянутый пояса,
стержни раскосной системы решетки с переменным направлением раскосов (треугольной системы решетки) и стойки. Такая ферма с местной загрузокй поясов считается
наиболее экономичным решением в случае, когда длина панелей фермы уменьшается от середины пролета к опорам [1] (с. 250, фиг. 13).
Недостатком известной фермы является отсутствие единообразия в схемах узлов, которые по этой причине неудобны и трудоемки для конструирования. Это обстоятельство
практически не позволяет запроектировать ферму, состоящую из сборных унифицированных элементов, что является особенно важным при проектировании пролетных
строений мостов различного назначения. Кроме того, при большой местной загрузке поясов в средней части пролета фермы приходится значительно увеличивать сечения
поясов, что приводит к увеличению материалоемкости.
Известна равнопанельная строительная ферма с параллельными поясами, включающая верхний сжатый и нижний растянутый пояса, стержни треугольной решетки и стойки, а
также дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом - к нижнему растянутому поясу, также вне узла, в точке,
отстоящей от него на расстоянии примерно 1/4 длины панели [2]. Такая конструкция решетки позволяет снизить материалоемкость за счет уменьшения расчетной длины
раскосов. Однако из-за значительной длины дополнительных стоек достигаемый экономический эффект является небольшим.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является равнопанельная строительная ферма моста параболического очертания, содержащая параболический
верхний сжатый и нижний растянутый пояса, нисходящие стержни раскосной системы решетки, стойки и расположенные между всеми стойками подкосы, каждый из которых
одним концом прикреплен к раскосу в средней точке, а другим концом - к нижнему растянутому поясу вне узла в точке, отстоящей от него на расстоянии примерно 1/7 длины
панели [1] (с. 802). Известная строительная ферма моста параболического очертания принята за прототип.
Недостатком прототипа является то, что его конструкция позволяет только немного снизить материалоемкость за счет уменьшения расчетной длины раскосов, так как подкосы
имеют значительную длину - половину длины раскосов. Кроме этого, снижению материалоемкости не способствует то, что прототип является равнопанельной фермой.
Указанные недостатки в предлагаемой ферме сведены к минимуму. При создании изобретения были решены задачи снижения материалоемкости и повышения надежности
устройства за счет дополнения решетки фермы системой коротких стержней, позволяющих значительно уменьшить расчетные длины стержней решетки, прогибы поясов от
местной загрузки и повысить устойчивость сечения поясов при работе на изгиб.
В предлагаемой строительной ферме треугольного, параболического, полигонального или какого-либо другого очертания с непараллельными поясами, с длинами панелей,
уменьшающимися от середины пролета к опорам, содержащей верхний сжатый и нижний растянутый пояса, стержни раскосной системы решетки, стойки, а также подкосы и
дополнительные стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне узла, сущность изобретения
заключается в том, что подкосы и дополнительные стойки введены в решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее поперечное сечение, чем
сопряженные с ними стержни фермы, при этом в каждой панели одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45o вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также
вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом - к верхнему поясу, также вне узла, причем расстояния между точками крепления подкосов и
дополнительных стоек к поясам и ближайшими узлами (их геометрическими центрами) определяются исходя из приближенного расчета поясов на прочность от местной
загрузки и расчета раскосов на устойчивость при сжатии с учетом их предельной гибкости, устанавливаемой нормами [3], и составляют примерно 1/6 длины панели.
Предлагаемая строительная ферма соответствует критерию "Новизна", так как она не известна из уровня техники, и соответствует критерию "Изобретательский уровень", так как
для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
На фиг. 1 приведена строительная ферма треугольного очертания с подкосами и дополнительными стойками в средней части пролета. На фиг. 2 - фрагмент строительной фермы
треугольного очертания на фиг. 1 в средней части пролета. На фиг. 3 - расчетная схема балки для определения площади поперечного сечения нижнего пояса, используемая для
определения оптимального расстояния
ее элементов.
которое соответствует минимальной материалоемкости строительной фермы и удовлетворяет условиям прочности и устойчивости
Строительная ферма содержит верхний сжатый пояс 1, нижний растянутый пояс 2, раскосную решетку 3, стойки 4, дополнительные стойки 5 и подкосы 6, расположенные в
средней части пролета фермы.
Устройство работает следующим образом.
При загрузке фермы (в том числе при местной загрузке поясов) верхний пояс 1 и раскосы 3 сжимаются, а нижний пояс 2 и стойки 4 растягиваются и, кроме того, от местной
загрузки нижний пояс 2 изгибается и прогибается. Существенному уменьшению изгиба и прогиба нижнего пояса способствуют опорные закрепления подкоса 6 и
дополнительной стойки 5, которые под воздействием подвижной нагрузки P растягиваются и вовлекают в работу стойку 4, раскос 3 и посредством их верхний пояс 1. Кроме
этого, опорные закрепления раскоса 3 посредством подкоса 6 у верхнего пояса 1 и дополнительной стойки 5 у нижнего пояса 2 уменьшают расчетную длину раскоса 3 при его
сжатии и, таким образом, увеличивают устойчивость раскоса.
В целом благодаря наличию подкосов и дополнительных стоек в средней части пролета фермы значительно уменьшаются расчетные длины стержней решетки и местные
прогибы нижнего пояса, а также повышается его устойчивость при работе на изгиб. Кроме этого, повышается жесткость фермы в целом и в результате уменьшаются прогибы
узлов фермы в середине пролета при действии эксплуатационных нагрузок.
Для определения оптимального расстояния
(см. фиг. 2) приведем обоснование расчетных формул и результаты расчета по ним в табличной форме.
Площади поперечных сечений подкосов и дополнительных стоек определяются исходя из расчета на устойчивость при сжатии по нормам [3]. При этом с учетом запаса гибкости
подкосов и дополнительных стоек должны быть не более 150.
При определении площади поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса предварительно определяется радиус инерции rg его поперечного сечения
где lg - длина дополнительной стойки или подкоса (расстояние между точками закрепления);
λ - гибкость дополнительной стойки или подкоса, принимаемая по нормам [3], но не более 150.
Площадь Fg поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса определяется по формуле
Fg = Ig/rg 2
где Ig - момент инерции поперечного сечения дополнительной стойки или подкоса.
Оптимальное горизонтальное расстояние
между узлом фермы на нижнем поясе и точкой крепления дополнительной стойки (подкоса) к поясу может быть определено на
основании расчета части длины пояса между точками крепления дополнительной стойки и подкоса как простой однопролетной балки, загруженной сосредоточенной силой P в
середине пролета lп - 2aо, где lп - длина панели. Для выполнения этого расчета предварительно следует задаться некоторым расстоянием aо. На основании расчета для каждого
заданного значения aо определяются геометрические характеристики поперечного сечения нижнего пояса и затем объем материала нижнего пояса
Определяются длина
подкоса и дополнительной стойки в зависимости от расстояния aо, площади поперечных сечений дополнительной стойки и подкоса и затем также объемы материалов подкоса
и дополнительной стойки V'2 и V''2 (см. расчетные формулы, константы и результаты расчетов в таблице). Объемы
V'2, V''2 суммируются. В результате каждому заданному
значению aо соответствует объем материала V, включающий нижний пояс и сопряженные с ним дополнительную стойку и подкос.
Результаты расчетов для определения оптимального расстояния aо представлены в таблице.
Расчетные формулы
F1 = b•h;
Константы*)
lп = 300 см; P = 150 кгс; σ = 1600 кГc/cм2; b = 0,4 см; F2 = 1,46 см2; F'2 = 1,94 см2; tgϕ = 0,857; cos 45o = 0,707.
В приведенных формулах и обозначениях констант:
M - изгибающий момент в середине пролета lп-2aо;
W - момент сопротивления площади поперечного сечения нижнего пояса;
σ - напряжение в крайних волокнах поперечного сечения нижнего пояса от изгиба;
h - высота поперечного сечения нижнего пояса в форме пластины шириною b;
F1 - площадь поперечного сечения нижнего пояса;
объем материала нижнего пояса в пределах длины панели lп;
V'2 - объем материала подкоса;
F2 - площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 37,5 см;
F'2 - площадь поперечного сечения подкоса или дополнительной стойки при aо = 75,0 см;
V''2 - объем материала дополнительной стойки;
ϕ - угол между направлением раскоса и нижним поясом;
V - суммарный объем материала нижнего пояса, подкоса и дополнительной стойки.
Остальные обозначения были пояснены в тексте ранее.
*) Площадь сечения F2 соответствует площади сечения уголка 20х20х4, а площадь сечения F'2 - площади сечения уголка 32х20х4.
Для определения оптимального значения
соответствующего минимальному значению V, была применена интерполяционная формула Ньютона при равных разностях
аргумента [4]. При этом начальное значение aо принималось равным 0. На основании применения этой формулы оптимальное расстояние
определялось по формуле
где V1, V2, V3 - значения объема V, соответствующие первому, второму и третьему значениям аргумента aо;
Δao - разность аргумента.
В рассматриваемом случае в соответствии с результатами расчета расстояния
по указанной формуле при Δao = 37,5 см равно 49.4 см. При lп = 300 см относительное
расстояние
Аналогичным образом расстояние aп вдоль раскоса между узлом на верхнем поясе и точкой крепления к раскосу подкоса определяется по формуле
где lг - геометрическая длина раскоса (между центрами верхнего и нижнего узлов);
lр - расчетная длина раскоса (расстояние между опорными закреплениями).
Расчетная длина раскоса определяется по формуле
lp = r•λп,
где r - радиус инерции поперечного сечения раскоса, принимаемого по результатам общего статического расчета фермы без учета подкосов и дополнительных стоек;
λп - предельная гибкость раскоса, принимаемая по нормам [3].
Таким образом, результаты расчетов по приведенным формулам показывают, что оптимальное расстояние
условия прочности и устойчивости элементов строительной фермы.
составляет 1/6 длины панели lп. При этом удовлетворяются
В заявляемом изобретении по сравнению с прототипом благодаря сочетанию неравнопанельной фермы с подкосами и дополнительными стойками в средней части пролета
снижение материалоемкости составляет ≈ 20%. Одновременно благодаря уменьшению прогиба узлов фермы приблизительно на 30% повышается надежность устройства.
Причем подкосы и дополнительные стойки не учитывались в общем статическом расчете фермы. Площади сечения подкосов и дополнительных стоек принимались с запасом
исходя из расчетной гибкости этих элементов при сжатии.
Источники информации
1. Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений. Л., ОНТИ, 1937 - 955 с.
2. Беккер Г.Н. Ферма с параллельными поясами. Авт. свид. СССР N 781293, кл. E 04 C 3/04.
3. Стальные конструкции. Глава СНиП П-23-81*. - М.: Стройиздат, 1990.
4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Под редакцией д.т.н., проф. А.А. Уманского. Госстройиздат.- М: 1960 - 1040 с.
Формула изобретения
Строительная ферма, содержащая верхний сжатый и нижний растянутый непараллельные пояса, стержни раскосной решетки, стойки, а также подкосы и дополнительные
стойки, каждая из которых одним концом прикреплена к раскосу вне узла, а другим концом - к нижнему поясу, также вне узла, при этом длины панелей уменьшаются от
середины пролета к опорам, отличающаяся тем, что подкосы и дополнительные стойки введены в решетку строительной фермы в средней части пролета и имеют меньшее
поперечное сечение, чем сопряженные с ними стержни фермы, при этом одна часть подкосов прикреплена к стойкам под углом 45o вне узла, а другим концом - к нижнему
поясу, также вне узла, другая часть подкосов прикреплена к раскосам вне узла, а другим концом - к верхнему поясу, также вне узла, причем точки крепления к поясам подкосов
и дополнительных стоек отстоят от ближайших узлов на расстоянии 1/6 длины панели.
УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО ПОЯСОВ В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЕ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU 2247813
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
2 247 813
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(13)
C1
(51) МПК
E04C 3/00 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:
не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021)
Пошлина:
учтена за 13 год с 26.08.2015 по 25.08.2016. Возможность восстановления:
нет.
(21)(22) Заявка: 2003126076/03, 25.08.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
25.08.2003
(45) Опубликовано: 10.03.2005 Бюл. № 7
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU1638284 A1, 30.03.1991. RU2228415 C2,
10.09.2001. RU2184819 C1, 10.07.2002.
(72) Автор(ы):
Инжутов И.С. (RU),
Деордиев С.В. (RU),
Рожков А.Ф. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Красноярская государственная архитектурно-строительная ака
Адрес для переписки:
660041, г.Красноярск, пр. Свободный, 82, НИС Красноярская государственная архитектурно-строительная
академия
(54) УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО ПОЯСОВ В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ БЛОК-ФЕРМЕ 2247813
(57) Реферат:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытия отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Достигаемый
технический результат изобретения - более полное использование прочностных свойств конструкции за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за
деформациями ползучести усилий предварительного напряжения в целях уменьшения потерь преднапряжения. Для решения поставленной задачи узловое сопряжение
верхнего и нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме, включающее траверсу с ребрами жесткости, на которой закреплены посредством
фиксаторов гибкие арки верхнего пояса и нижний пояс-затяжка в виде тонкой полосы, согласно изобретению снабжено средством для сохранения усилия предварительного
напряжения в виде рессор, связанных с нижним поясом, установленным с возможностью перемещения, при этом на концах нижнего пояса вварены металлические стержни,
которые пропущены через отверстия, выполненные в траверсе, и оперты при помощи упорных шайб и гаек на рессоры, расположенные с наружной стороны траверсы,
фиксаторы гибких арок приварены к ребрам жесткости траверсы и расположены совместно с установленными в них гибкими арками в прорезах, выполненных на концах
нижнего пояса-затяжки. 5 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытия отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Известна пространственная предварительно напряженная металлическая блок-ферма, содержащая верхний и нижний гибкие пояса, составной по длине жесткий стержень,
соединенный с концами фермы при помощи траверс [Авт. свид. №421743, Е 04 С 3/04].
Недостатком известной фермы является низкая ее эффективность из-за сложности создания предварительного напряжения путем распирания домкратами отдельных частей
жесткого стержня и установки в образовавшийся зазор вставки.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в известной пространственной предварительно
напряженной ферме, принятой за прототип [Авт. свид. №1638284, Е 04 С 3/00]. Известная ферма состоит верхнего пояса, включающего ребристые плиты с утеплителем и
кровлей, уложенные на гибкие арки, нижнего пояса-затяжки в виде тонкой полосы, установленных между ними вертикальных распорок, раскосов и поперечных траверс,
установленных по концам фермы, к которым прикреплены верхний и нижний пояса, причем поперечные траверсы снабжены наклонной полкой, к которой на высокопрочных
ботах прикреплены концы нижнего пояса и фиксаторы-карманы с гибкими арками.
Недостатком прототипа являются потери усилия предварительного напряжения в нижнем поясе, обусловленные деформациями ползучести и температурно-влажностными
деформациями в древесине ребер плит верхнего пояса, температурными деформациями металла нижнего пояса, и, как следствие, не в полной мере использование
прочностных свойств конструкции с жестким выполнением соединения верхнего и нижнего поясов.
Задача изобретения - более полное использование прочностных свойств конструкции за счет предварительного напряжения и создания “следящих” за деформациями
ползучести усилий предварительного напряжения в целях уменьшения потерь преднапряжения.
Для решения поставленной задачи узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме, включающее траверсу с
ребрами жесткости, на которой закреплены посредством фиксаторов гибкие арки верхнего пояса и нижний пояс-затяжка в виде тонкой полосы, согласно изобретению снабжено
средством для сохранения усилия предварительного напряжения в виде рессор, связанных с нижним поясом, установленным с возможностью перемещения, при этом на
концах нижнего пояса вварены металлические стержни, которые пропущены через отверстия, выполненные в траверсе, и оперты при помощи упорных шайб и гаек на рессоры,
расположенные с наружной стороны траверсы, фиксаторы гибких арок приварены к ребрам жесткости траверсы и расположены совместно с установленными в них гибкими
арками в прорезах, выполненных на концах нижнего пояса-затяжки.
На фиг.1 изображено узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то
же, вид сбоку; на фиг.4 - вид в объеме с наружной стороны блок-фермы; на фиг.5 - вид в объеме с внутренней стороны блок-фермы.
Узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме включает траверсу 1 с ребрами жесткости 2 и 3,
расположенными с обеих сторон траверсы. К ребрам 2 приварены фиксаторы 4, в которых закреплены гибкие арки 5 верхнего пояса посредством болтовых соединений 6. С
наружной стороны траверсы на ребра 3 приварены рессоры 7, взаимодействующие с нижним поясом 8, выполненным в виде металлической полосы. При этом на конце
нижнего пояса 8 выполнены прорези 9 под гибкие арки, по контуру приварены стержни 10, выступающие концы которых пропущены через отверстия 11 в траверсе 1 и между
рессорами 7. Стержни 10 оперты на рессоры 7 через упорные шайбы 12, например, в виде швеллеров и гайки 13. С внутренней стороны траверсы 1 нижний пояс 8 установлен с
возможностью перемещения на скошенных ребрах 14 и закреплен на приваренной к ребрам 14 пластине 15 посредством болтовых соединений 16, расположенных в пазах 17,
выполненных в нижнем поясе 8.
В процессе эксплуатации конструкции рессоры будут регулировать усилие предварительного напряжения, сохраняя его, несмотря на ползучие и температурно-влажностные
деформации в древесине и температурные деформации металла.
Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет создавать и сохранять усилие предварительного напряжения в процессе эксплуатации, тем
самым сохраняя несущую способность и жесткость конструкции.
Такое решение дает более полное использование прочностных свойств конструкции, уменьшает потери преднапряжения, что приведет к сохранению несущей способности и
жесткости.
Формула изобретения
Узловое сопряжение верхнего и нижнего поясов в пространственной предварительно напряженной блок-ферме, включающее траверсу с ребрами жесткости, на которой
закреплены посредством фиксаторов гибкие арки верхнего пояса и нижний пояс-затяжка в виде тонкой полосы, отличающееся тем, что оно снабжено средством для сохранения
усилия предварительного напряжения в виде рессор, связанных с нижним поясом, установленным с возможностью перемещения, при этом на концах нижнего пояса вварены
металлические стержни, которые пропущены через отверстия, выполненные в траверсе, и оперты при помощи упорных шайб и гаек на рессоры, расположенные с другой
стороны траверсы, фиксаторы гибких арок приварены к ребрам жесткости траверсы и расположены совместно с установленными в них гибкими арками в прорезах,
выполненных на концах нижнего пояса-затяжки.
ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4, организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ f6947810@yahoo.com ИНН: 2014000780
karta2202200640855233@gmail.com, sber2202200786697605@gmail.com 89219626778@bk.ru 6947810@mail.ru mob9967982654@yandex.ru (996) 798-26-54, (951) 644-16-48
462 стр
УТВЕРЖДАЮ: Президент ОО «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ ОГРН: 1022000000824 t79967982654@gmail.com Мжиев Х.Н. 12.01. 2023
Всего : 375 стр
Специальные технические условия монтажных соединений упругоплатических стальных ферм , пролетного строения моста из стержневых структур, МАРХИ ПСПК",
"Кисловодск" ( RU 80471 "Комбинированная пространсвенная структура" ) с большими перемещениями на предельное равновесие и приспособляемость ( А.Хейдари,
В.В.Галишникова) kart2202200786697505@gmail.com karta2202200640855233@gmail.com sber2202200786697605@gmail.com
fakh8126947810@gmail.com
fax8126947810@gmail.com
Специальный репортаж газета Армия Защитников Отечества при СПб ГАСУ об использовании надвижного армейского моста дружбы для применения единственный способ
спасти жизнь русских и украинцев , объединение, покаяние, против истинного врага жeлезнодорожников глобалистов № 7 (7) от 12.01.23
Тезисы, доклад, аннотация для публикации в сборнике ЛИИЖТа IV Бетанкуровского международного инженерного форума ПГУПС ОО "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ
11.01.23 т (812) 694-78-10
Справки по тел ( 951) 644-16-48, (921) 962-67-78, (996) 798-26-54 c6947810@yandex.ru f6947810@yahoo.com t9516441648@gmail.com
Более подробно смотри автора статьи ТОМИЛОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ВЛИЯНИЕ МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СЕКЦИЙ РАЗБОРНОГО МОСТА НА ЕГО НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ https://elibrary.ru/item.asp?id=43813437
Most Bailey bridge USA kompensator uprugoplastichniy gasitel napryajeniy 390 str
https://ppt-online.org/1235890
Mistroy tex zadanie dogovor proektirovanie sborno-razbornix mostov 500 str
https://ppt-online.org/1237042 https://t-s.today/PDF/25SATS220.pdf
Испытательного центра СПбГАСУ, аккредитован Федеральной службой по аккредитации (аттестат № RA.RU.21СТ39, выд. 27.05.2015), организация"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ
ОГРН: 1022000000824
ФГАОУ ВО «СПбПУ» № RA.RU.21ТЛ09 от 26.01.2017, 195251, СПб, ул. Политехническая, д 29, организация «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ 190005, 2-я Красноармейская ул. д 4
ОГРН: 1022000000824, т/ф:694-78-10 https://www.spbstu.ru с6947810@yandex.ru , (996) 798-26-54, (921) 962-67-78 (аттестат № RA.RU.21ТЛ09, выдан 26.01.2017)
Испытания на соответствие требованиям (тех. регламент , ГОСТ, тех. условия)1. ГОСТ 56728-2015 Ветровой район – VII, 2. ГОСТ Р ИСО 4355-2016 Снеговой район – VIII, 3. ГОСТ
30546.1-98, ГОСТ 30546.2-98, ГОСТ 30546.3-98 (сейсмостойкость - 9 баллов). (812) 694-78-10, (921) 962-67-78 https://innodor.ru
Санкт -Петербургское городское отделение Всероссийской общественной организации ветеранов "Профсоюз Ветеранов Боевых Действий"
Заключение по использованию упругопластического сдвигового компенсатора гасителя сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционноподвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста
1. Штыревые монтажные соединения секций разборного пролетного строения временного моста позволяют существенно ускорить процесс возведения и последующей
разборки конструкций, однако при этом являются причиной увеличения общих деформаций пролетного строения, кроме упругопластического сдвигового компенсатора,
гасителя сдвиговых напряжений для быстрособираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского
моста проф дтн ПГУПС А.М.Уздина
2. Штатное двухпутное движение при двухсекционной компоновке конструкций САРМ под современной автомобильной нагрузкой не обеспечено прочностью как основного
сечения секций, так и элементов штыревых соединений, а использование упругопластического сдвигового , компенсатора, гасителя сдвиговых напряжений для быстро
собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста , все напряжения снимает
3. В металле элементов штыревых соединений при современной нагрузке накапливаются пластические деформации, приводящие к выработке контактов «штырь-проушина»
и нарастанию общих деформаций (провисов), а упругопластический сдвиговой компенсатор гаситель сдвиговых напряжений для быстрособираемых на антисейсмических
фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста гасить напряжения
4. Ускорению процесса износа элементов штыревых соединений способствует многократная сборка-разборка пролетных строений и их эксплуатация под интенсивной
динамической нагрузкой и не гасит сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного
железнодорожного армейского моста
5. Образующийся провис пролетного строения создает ненормативное состояние продольного профиля ездового полотна, снижающее пропускную способность и безопасность
движения, упругопластический сдвиговой компенсатор гаситель сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях
для сборно–разборного железнодорожного армейского моста сдвиговый нагрузки «поглощает»
6. Изначально разборные конструкции САРМ проектировались под нужды военного ведомства для мобильного и кратковременного применения и штыревые монтажные
соединения в полной мере соответствуют такому назначению. При применении в гражданском строительстве эту особенность следует учитывать в разработке проектных
решений, назначении и соблюдении режима эксплуатации, например путем уменьшения полос движения или увеличения числа секций в поперечной компоновке, а
использование сдвигового компенсатора, гасителя сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–
разборного железнодорожного армейского моста исключает обрушение железнодорожного моста
Дальнейшие исследования видятся в аналитическом обзоре применяемых конструкций разборных мостов, разработке отвечающих современным требованиям проектных
решений вариантов поперечной и продольной компоновки пролетных строений с использованием упругопластических , сдвиговых компенсатор, которые гасят, сдвиговые
напряжения для быстро собираемых, на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях , для отечественного сборно–разборного железнодорожного армейского
моста «Уздина»
Выводы Перспективы применения быстровозводимых мостов и переправ очевидны. Не имея хорошей
методической, научной, технической и практической базы, задачи по быстрому временному восстановлению
мостовых переходов будут невыполнимы. Это приведет к предсказуемым потерям
Преодоление водных препятствий всегда было существенной проблемой для армии. Все изменилось в начале 1983 году благодаря проф дтн ЛИИЖТ А.М.Уздину , который
получил патент № 1143895, 1168755, 1174616, 2550777 на сдвиговых болтовых соединениях, а инженер -механик Андреев Борис Иванович получил патент № 165076 "Опора
сейсмостойкая" и № 2010136746 "Способ защита здания и сооружений ", который спроектировал необычный сборно-разборный армейский универсальный
железнодорожный мост" с использование антисейсмических фланцевых сдвиговых компенсаторов, пластический сдвиговой компенсатор ( Сдвиговая прочность при действии
поперечной силы СП 16.13330.2011, Прочностные проверки SCAD Закон Гука ) для сборно-разборного моста" , названный в честь его имени в честь русского ученого,
изобретателя "Мост Уздина". Но сборно-разборный мост "ТАЙПАН" со сдвиговым компенсатором проф дтн ПГУПС Уздина , пока на бумаге. Sborno-razborniy
bistrosobiraemiy universalniy most UZDINA PGUPS 453 str https://ppt-online.org/1162626 https://disk.yandex.ru/d/iCyG5b6MR568RA
Зато, западные партнеры из блока НАТО , уже внедрили похожие изобретения проф дтн ПГУПС Уздина А М. по использованию сдвигового компенсатора под названием
армейский Bailey bridge при использовании сдвиговой нагрузки, по заявке на изобретение № 2022111669 от 27.04.2022 входящий ФИПС 024521 "Конструкция участка
постоянного железобетонного моста неразрезной системы" , № 2021134630 от 06.05.2022 "Фрикционно-демпфирующий компенсатор для трубопроводов", а20210051 от 29
июля 2021 Минск "Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими демпферами сухого терния" . № а 20210217 от 23 сентября 2021, Минск " Фланцевое соединение
растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами"
Однако, на переправе Северский Донец из выжило очень мало русский солдат. В Луганской области при форсировании реки Северский Донец российская армия потеряла
много военнослужащих семьдесят четвёртой мотострелковой бригады из-за отсутствия на вооружение наплавных ложных мостов , согласно изобретениям № 185336, №
77618. Об этом сообщил американский Институт изучения войны. "11 мая украинская артиллерия с гаубиц М 777 уничтожила российские понтонные мосты и плотно
сконцентрированные вокруг них российские войска и технику, в результате чего, как сообщается, погибло много русских солдат и было повреждено более 80 единиц техники»,
— отмечается в публикации. По оценке института, войска РФ допустили значительные тактические ошибки при попытке форсирования реки в районе Кременной, что привело к
таким потерям. Ранее в Институте изучения войны отмечали, что российские войска сосредотачиваются на битве за Северодонецк, отказавшись от плана крупномасштабного
окружения ВСУ и выхода на административные границы Донецкой области https://disk.yandex.ru/i/3ncRcfqDyBToqg
Administratsiya Armeyskie mosti uprugoplasticheskim sdvigovoy jestkostyu 176 str
https://ppt-online.org/1235168
Среди прочих мостов , в том числе и современных разборных конструкций мостов, особое место занимает средний автомобильный разборный мост (САРМ), разработанный в
1968 г. и модернизированный в 1982 г. для нужд Минобороны СССР. В процессе вывода накопленных на хранении комплектов САРМ в гражданский сектор строительства
выяснилась значительная востребованность этих конструкций, обусловленная следующими их преимуществами: полная укомплектованность всеми элементами моста, включая
опоры; возможность перекрытия пролетов 18,6, 25,6, 32,6 м с габаритами ездового полотна 4,2 м при однопутном и 7,2 м при двухпутном проезде. Паспортная
грузоподъемность обозначена как 40 т при однопутном проезде и 60 т при двухпутном проезде.
Так как по ряду геометрических и технических параметров конструкции САРМ не в полной мере соответствуют требованиям современных норм для капитальных мостов, то
применение их ориентировано в основном как временных.
Следует отметить, что при незначительной доработке - постановке современных ограждений и двухпутной поперечной компоновке секций для однополосного движения
можно добиться соответствия требуемым геометрическим параметрам ездового полотна и общей грузоподъемности для мостов на дорогах общего пользования IV и V
технической категории.
В статье рассматривается конструктивная особенность штыревых монтажных соединений секций разборного пролетного строения как фактор, определяющий
грузоподъемность, характер общих деформаций и в итоге влияющий на транспортно- эксплуатационные характеристики мостового сооружения.
Целью настоящего исследования является анализ работы штыревых монтажных соединений секций пролетного строения САРМ с оценкой напряженного состояния элементов
узла соединения. Новизной в рассмотрении вопроса полагаем оценку прочности элементов штыревых соединений и ее влияние на общие деформации - прогибы главных балок.
Ключевые слова: пролетное строение; нижний пояс; верхний пояс; штыревое соединение; проушина; прочность; прогиб, методом оптимизации и идентификации статических
задач теории устойчивости надвижного армейского моста (жесткостью) при действии проперченных сил в ПK SCAD СП 16.1330.2011. SCAD п.7.1.1 в механике деформируемых
сред и конструкций с учетом сдвиговой прочности при математическом моделировании.
Введение
Наряду с постоянными, капитальными мостами на автомобильных дорогах общего пользования востребованы сооружения на дорогах временных, объездных,
внутрихозяйственных с приоритетом сборно-разборности и мобильности конструкций надвижного армейского моста (жесткостью) при действии проперченных сил в ПK SCAD СП
16.1330.2011. SCAD п.7.1.1 в механике деформируемых сред и конструкций с учетом сдвиговой прочности при математическом моделировании методом оптимизации и
идентификации статических задач теории устойчивости надвижного армейского моста (жесткостью) при действии проперченных сил в ПK SCAD СП 16.1330.2011. SCAD п.7.1.1 в
механике деформируемых сред и конструкций с учетом сдвиговой прочности при математическом моделировании.
.
Прокладка новых дорог, а также ремонты и реконструкции существующих неизбежно сопровождаются временными мостами, первоначально пропускающими движение
основной магистрали или решающими технологические задачи строящихся сооружений. Подобные сооружения могут быть пионерными в развитии транспортных сетей
регионов с решением освоения удаленных сырьевых районов.
В книге А.В. Кручинкина «Сборно-разборные временные мосты» [1] сборно-разборные мосты классифицированы как временные с меньшим, чем у постоянных мостов сроком
службы, обусловленным продолжительностью выполнения конкретных задач. Так, для пропуска основного движения и обеспечения технологических нужд при строительстве
нового или ремонте (реконструкции) существующего моста срок службы временного определен от нескольких месяцев до нескольких лет. Для транспортного обеспечения
лесоразработок, разработки и добычи полезных ископаемых с ограниченными запасами временные мосты могут служить до 10-20 лет [1]. Временные мосты применяют также
для обеспечения транспортного сообщения сезонного характера и для разовых транспортных операций.
Особая роль отводится временным мостам в чрезвычайных ситуациях, когда решающее значение имеют мобильность и быстрота возведения для срочного восстановления
прерванного движения транспорта.
В силу особенностей применения к временным мостам как отдельной ветви мостостроения уделяется достаточно много внимания и, несмотря на развитие сети дорог,
повышение технического уровня и надежности постоянных сооружений, задача совершенствования временных средств обеспечения переправ остается актуальной [2].
Что касается материала временных мостов, то традиционно применялась древесина как широко распространенный и достаточно доступный природный ресурс. В настоящее
время сталь, конкурируя с железобетоном, активно расширяет свое применение в сфере мостостроения становясь все более доступным и обладающим лучшим показателем
«прочность-масса» материалом. Давно проявилась тенденция проектирования и строительства стальных пролетных строений постоянных мостов даже средних и малых,
особенно в удаленных территориях с недостаточной транспортной доступностью и слабо развитой
инфраструктурой. Разумеется, для мобильных и быстровозводимых временных мостов сталь - давно признанный и практически единственно возможный материал.
Конструктивное развитие временных мостов можно разделить на следующие направления:
• цельноперевозимые конструкции максимальной заводской готовности, как например «пакетные» пролетные строения, полностью готовые для пропуска транспорта после их
установки на опоры [3];
• складные пролетные строения, способные трансформироваться для уменьшения габаритов при их перевозке1 [4];
• сборно-разборные2 [5; 6].
Разборность конструкций обусловлена необходимостью в перекрытии пролетов длиной, превышающей габаритные возможности транспортировки, отсюда и большое
разнообразие исполнения временных мостов такого типа. Членение пролетного строения на возможно меньшие части с целью ускорения и удобства сборки наиболее удачно
реализовано в Российской разработке «Тайпан» (патент РФ 1375583) или демпфирующий упругопластичный компенсатор гаситель сдвиговых напряжений с учетом
сдвиговой жесткости в ПК SCAD ( согласно СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1- антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение) для сборно-разборного
быстрособираемого армейского моста из стальных конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м. с применением замкнутых гнутосварных
профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроектстальконструкция» ) для системы несущих элементов и элементов проезжей части
армейского сборно-разборного пролетного надвижного строения железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными компенсаторами, со сдвиговой
фрикционно-демпфирующей прочностью, согласно заявки на изобретение «КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ,
ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии 1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных» №
2022111669 от 25.05.2022, «Сборно-разборный железнодорожный мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от
21.06.2022, «Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролет. строения моста» № 2022115073 от 02.06.2022 и на осн. изобрет 1143895, 1168755,
1174616, 2550777, 2010136746, 165076, 858604, 154506, в которой отдельные «модули» не только упрощают сборку-разборку без привлечения тяжелой техники, но и являются
универсальными монтажными марками, позволяющими собирать мосты разных габаритов и грузоподъемности [7; 8].
Основные параметры некоторых инвентарных сборно-разборных мостов
Ожидаемо, что сборно-разборные мобильные мостовые конструкции приоритетным образом разрабатывались и выпускались для нужд военного ведомства и с течением
времени неизбежно попадали в гражданский сектор мостостроения. Обзор некоторых подобных конструкций приведен в ссылке
ВЛИЯНИЕ МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СЕКЦИЙ РАЗБОРНОГО МОСТА НА ЕГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ
СОСТОЯНИЕ
ТОМИЛОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ 1
1 ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет», Хабаровск Россия
https://elibrary.ru/item.asp?id=43813437
Временные мосты необходимы для обеспечения движения при возведении или ремонте (реконструкции) капитальных мостовых сооружений, оперативной связи прерванных
путей в различных аварийных ситуациях, для разовых или сезонных транспортных сообщений.
В мостах такого назначения целесообразны мобильные быстровозводимые конструкции многократного применения. Инвентарные комплекты сборно-разборных мостов
разрабатывались и производились прежде всего в интересах военного ведомства, но в настоящее время широко востребованы и применяются в гражданском секторе
мостостроения в силу их экономичности, мобильности, доступности в транспортировке. Среди прочих, в том числе и современных разборных конструкций мостов, особое место
занимает средний автомобильный разборный мост (САРМ), разработанный в 1968 г. и модернизированный в 1982 г. для нужд Минобороны СССР. В процессе вывода
накопленных на хранении комплектов САРМ в гражданский сектор строительства выяснилась значительная востребованность этих конструкций, обусловленная следующими их
преимуществами: полная укомплектованность всеми элементами моста, включая опоры; возможность перекрытия пролетов 18,6, 25,6, 32,6 м с габаритами ездового полотна 4,2
м при однопутном и 7,2 м при двухпутном проезде...
Однако, смотрите ссылку антисейсмический сдвиговой фрикционно-демпфирующий компенсатор, фрикци-болт с гильзой, для соединений секций разборного моста
https://ppt-online.org/1187144
Более подробно смотри автора статьи ТОМИЛОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ ВЛИЯНИЕ МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СЕКЦИЙ РАЗБОРНОГО МОСТА НА ЕГО НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ https://elibrary.ru/item.asp?id=43813437
Most Bailey bridge USA kompensator uprugoplastichniy gasitel napryajeniy 390 str
https://ppt-online.org/1235890
Mistroy tex zadanie dogovor proektirovanie sborno-razbornix mostov 500 str
https://ppt-online.org/1237042 https://t-s.today/PDF/25SATS220.pdf
Несмотря на наличие современных разработок [7; 8], инвентарные комплекты сборно-разборных мостов в процессе вывода их из мобилизационного резерва широко
востребованы в гражданском секторе мостостроения в силу их экономичности, мобильности, доступности в транспортировке и многократности применения [9; 10].
Среди описанных в таблице 1 инвентарных комплектов мостов особое место занимает САРМ (средний автомобильный разборный мост) 4 . Разработанный в 1968 г. и
модернизированный в 1982 г. инвентарный комплект позволяет перекрывать пролеты 18,6, 25,6 и 32,6 м с габаритом ездового полотна 4,2 м при однопутном и 7,2 м при
двухпутном проезде (рисунок 1). Удобный и эффективный в применении комплект САРМ в процессе вывода накопленных на хранении конструкций в гражданский сектор
строительства показал значительную востребованность, обусловленную, кроме отмеченных выше преимуществ также и полную укомплектованность всеми элементами моста,
включая опоры. Факт широкого применения конструкций САРМ в гражданском мостостроении отмечен тем, что федеральное дорожное агентство «Росавтодор» в 2013 году
выпустило нормативный документ ОДМ 218.2.029 - 20135, специально разработанный для применения этого инвентарного комплекта.
К недостаткам проекта САРМ следует отнести несоответствия некоторых его геометрических и конструктивных параметров действующим нормам проектирования: габариты
ездового полотна 4,2 м при однопутном и 7,2 м при двухпутном проезде, также штатные инвентарные ограждения (колесоотбои) не соответствуют требованиям действующих
норм СП 35.1333.20116, ГОСТ Р 52607-20067, ГОСТ 26804-20128. Выполнение требований указанных выше норм может быть обеспечено ограничением двухсекционной
поперечной компоновки однопутным проездом с установкой добавочных ограждений [10] или нештатной поперечной компоновкой в виде трех и более секций,
рекомендуемой нормами ОДМ 218.2.029
20135.
Пролетное строение среднего автомобильного разборного моста (САРМ) в продольном направлении набирается из средних и концевых секций расчетной длиной 7,0 и 5,8 м
соответственно. Количество средних секций (1, 2 или 3) определяет требуемую в каждом конкретном случае длину пролета 18,6, 25,6, 32,6 м (рисунок 1).
Объединение секций в продольном направлении в сечениях 3 (рисунок 1) выполняется с помощью штырей, вставляемых в отверстия (проушины) верхнего и нижнего поясов
секций. В поперечном направлении в стыке одной секции расположены два штыревых соединения в уровне верхнего и два - в уровне нижнего пояса (рисунок 2).
4 Средний автодорожный разборный мост. Техническое описание и инструкция по эксплуатации / Министерство обороны СССР. -М.: Военное изд-во мин. обороны СССР, 1982.
- 137 с.
5 Методические рекомендации по использованию комплекта среднего автодорожного разборного моста (САРМ) на автомобильных дорогах в ходе капитального ремонта и
реконструкции капитальных искусственных сооружений: Отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.2.029 - 2013. - М.: Федеральное дорожное агентство
(РОСАВТОДОР), 2013. - 57 с.
6 Свод правил. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* (с Изменениями № 1, 2) / ОАО ЦНИИС. - М.: Стандартинформ, 2019.
7 ГОСТ Р 52607-2006. Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические
требования / ФДА Минтранса РФ, ФГУП РосдорНИИ, Российский технический центр безопасности дорожного движения, ОАО СоюздорНИИ, МАДИ (ГТУ), ДО БДД МВД России,
НИЦ БДДМВД России. - М.: Стандартинформ, 2007, - 21 с.
8 ГОСТ 26804-2012. Ограждения дорожные металлические барьерного типа. Технические условия / ЗАО СоюздорНИИ, ФГУП РосдорНИИ, ООО НПП «СК Мост». - М.:
Стандартинформ, 2014, - 24 с.
Страница 4 из 14
25SATS220
1 - концевая секция; 2 - средняя секция; 3 - сечения штыревых соединений секций
Рисунок : Томилова Сергей Николаевича вставлен
Рисунок 1. Фасад пролетного строения разборного моста САРМ с вариантами длины 18,6 м (а), 25,6 м (б), 32,6 м (в) (разработано автором)
Каждое соединение верхнего пояса секций включает тягу в виде пластины с двумя отверстиями и два вертикальных штыря, а соединение нижнего пояса выполнено одним
горизонтальным штырем через проушины смежных секций (рисунок 4).
Таким образом, продольная сборка пролетного строения осуществляется путем выгрузки и проектного расположения секций, совмещения проушин смежных секций и
постановки штырей.
1 - штыревые соединения верхнего пояса; 2 - штыревые соединения нижнего пояса; а - расстояние между осями штыревых соединений
Рисунок 2. Двухсекционная компоновка поперечного сечения пролетного строения (разработано автором)
Постановка задачи
Штыревое соединение секций пролетных строений позволяет значительно сократить время выполнения работ, но это обстоятельство оборачивается и недостатком невозможностью обеспечения плотного соединения при работе его на сдвиг. Номинальный диаметр соединительных штырей составляет 79 мм, а отверстий под них и проушин 80 мм.
Разница в 1 мм необходима для возможности постановки штырей при сборке пролетных строений.
Цель настоящего исследования - оценить напряженное состояние узла штыревого соединения, сравнить возникающие в материале элементов соединения напряжения
смятия и среза с прочностными параметрами стали, возможность проявления пластических деформаций штыря и проушин и как следствие - их влияние на общие деформации
пролетного строения.
Штыревые соединения как концентраторы напряжений в конструкциях мостов уже привлекали внимание исследователей [11] и также отмечался характерный для
транспортных сооружений фактор длительного циклического воздействия [8]. Изначально неплотное соединение «штырь-проушина» и дальнейшая его выработка создает
концентрацию напряжения до 20 % против равномерного распределения [11], что может привести к ускорению износа, особенно с учетом цикличного и динамического
воздействия подвижной автотранспортной нагрузки.
В настоящей статье рассмотрены напряжения смятия и деформации в штыревых соединениях и как их следствие - общие деформации (прогибы) пролетного строения.
Оценка напряженного состояния в соединении выполнена исходя из гипотезы равномерного распределения усилий по расчетным сечениям.
Сравнительный расчет выполним для распространенного пролета 32,6 м в следующей последовательности: прочность основного сечения одной секции при изгибе;
прочность штыревого соединения по смятию металла проушин; прочность металла штыря на срез.
Паспортная (проектная) грузоподъемность при двухсекционной поперечной компоновке и двухпутном ездовом полотне - временные вертикальные нагрузки Н-13, НГ-60 по
нормам СН 200-621. Так как конструкции САРМ запроектированы на нагрузки, уступающие современным, то для обеспечения приемлемой грузоподъемности можно
использовать резервы в компоновке - например двухсекционная поперечная компоновка будет пропускать только одну полосу движения, что на практике зачастую не
организовано и транспорт движется двумя встречными полосами. Рассмотрим именно такой случай и в качестве полосной автомобильной нагрузки примем А11 по СП
35.1333.20116, хотя и меньшую, чем принятая для нового проектирования А14, но в полной мере отражающую состав транспортных средств регулярного поточного движения.
При постоянстве поперечного сечения по длине пролета и исходя из опыта проектирования для оценочного усилия выбираем изгибающий момент.
В работе основного сечения одной секции при изгибе участвуют продольные элементы верхнего и нижнего пояса: верхним поясом являются лист настила шириной 3,0 м,
продольные швеллеры и двутавры № 12; нижним поясом являются два двутавра № 23Ш2 (рисунок 3).
Предельный момент, воспринимаемый основным сечением секции (рисунок 3)
где Ry = 295 МПа - расчетное сопротивление стали 15ХСНД; I - момент инерции сечения секции относительно оси изгиба; - максимальная ордината расчетного сечения
относительно оси изгиба.
1 - лист настила толщиной 0,006м; 2 - швеллер № 12 по ГОСТ 8239; 3 - двутавр № 12 по ГОСТ 8240; 4 - двутавр № 23Ш2 по ТУ 14-2-24-72
Рисунок 3. Поперечное сечение секции пролетного строения САРМ с выделением продольных элементов с функциями верхнего и нижнего пояса при изгибе (разработано
автором)
Данные расчета по (1) приведены в таблице 2.
Расчет предельного изгибающего момента основного сечения секции САРМ
Расчет предельного изгибающего момента основного сечения секции САРМ
Для сравнительной оценки несущей способности основного сечения секции (предельный изгибающий момент, таблица 2) представим расчетный изгибающий момент от
временной нагрузки А11 для двухпутного проезда, а именно 1 полоса А11 - на 1 секцию в поперечном направлении.
Для выделения полезной части грузоподъемности из предельного удерживается изгибающий момент от постоянной нагрузки. Расчетными сечениями по длине пролета
принимаем его середину и сечение штыревого соединения, ближайшее к середине пролета. Результаты расчета путем загружения линий влияния изгибающего момента в
выбранных сечениях приведены в таблице 3.
Как видно, предельный изгибающий момент основного сечения секции (3894,9 кН-м) только на 59,4 % обеспечивает восприятие момента (1134,5 + 5418,6 = 6553,1 кН-м) от
суммы постоянной и временной А11 расчетных нагрузок.
Оценить напряженное состояние металла проушин по смятию штырем можно по схеме контакта штыря с внутренней поверхностью проушин, где усилие N с плечом a
составляет внутренний момент, уравновешивающий внешний, обусловленный нагрузкой на пролет (рисунок 4).
Рисунок 5. Схема штыревого соединения нижнего пояса, вид сверху (разработано автором). Но , есть упругопластический сдвиговой компенсатор гаситель сдвиговых
напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разбороного железнодорожного армейского моста и он
надежнее
1 - одинарная проушина; 2 - двойная проушина; 3 - штырь
Сравним полученные в (3) и (4) результаты с прочностными характеристиками стали 15ХСНД, из которой изготовлены несущие элементы моста САРМ, таблица 4.
Следует определить суммарный расчетный изгибающий момент М от постоянной Мпост и временной Мвр (А11) нагрузок для сечения ближайшего к середине пролета стыка
по данным таблицы 3.
M = Mпост + Mвр = 1081,2 + 5195,3 = 6276,5 кН- м.
1 - вертикальный штырь верхнего пояса; 2 - горизонтальный штырь нижнего пояса
Рисунок 4. Схема стыка секций пролетного строения
При суммарной толщине элементов проушины нижнего пояса, сминаемых в одном направлении, 0,06 м и диаметре штыря 0,079 м площадь смятия составит А = 0,06-0,079 =
0,0047 м2 на один контакт (рисунок 5). При наличии двух контактов нижнего пояса в секции напряжение смятия металла проушины составит
Для расчета сечения штыря на срез следует учесть, что каждый из двух контактов на секцию имеет две плоскости среза (рисунок 5), тогда напряжение сдвига
Примечание:расчетные сопротивления стали смятию и сдвигу определены по таблице 8.3 СП 35.13330.20116 (составлено автором)
Сравнение полученных от воздействия нагрузки А11 напряжений с характеристиками прочности стали 15ХСНД
Напряжение сдвига в штыре превосходит расчетное сопротивление стали, а напряжение смятия в контакте штырь-проушина превосходит как расчетное сопротивление, так и
предел текучести, что означает невыполнение условия прочности, выход металла за предел упругости и накопление пластических деформаций при регулярном и
неорганизованном воздействии временной нагрузки А11.
Практическое наблюдение
В организациях, применяющих многократно использованные конструкции САРМ, отмечают значительные провисы (прогибы в незагруженном состоянии) пролетных
строений, величина которых для длин 32,6 м доходит до 0,10-0,15 м. Это создает искажение продольного профиля ездового полотна и негативно влияет на пропускную
способность и безопасность движения. При этом визуально по линии прогиба отчетливо наблюдаются переломы в узлах штыревых соединений секций. При
освидетельствовании таких пролетных строений отмечается повышенный зазор между штырем и отверстием (рисунок 6).
Рисунок 6. Повышенный зазор в штыревом соединении секций пролетного строения САРМ (разработано автором)
Смещения в штыревых соединениях, обусловленные пластическими деформациями перенапряженного металла, определяют величину общих деформаций (прогибов)
пролетных строений (рисунок 7).
Рисунок 7. Схема общих деформаций вследствие смещения в штыревых соединениях (разработано автором)
Полное смещение (подвижка) на одно соединение с0 = с + с2, где с1 = 1 мм - исходное конструктивное; с2 - добавленное за счет смятия в соединении (рисунок 7).
Вертикальное перемещение f (прогиб) в середине пролета для рассмотренного примера будет суммой xi и Х2 (рисунок 7).
f = Xi + Х2.
Величины x1 и x2 можно определить, зная углы а и 2а, которые вычисляются через угол
где а - расстояние между осями штыревых соединений верхнего и нижнего поясов; I1 - длина средней секции пролетного строения; I2 - длина концевой секции пролетного
строения.
В качестве примера рассмотрим временный объездной мост через р. Черниговка на автодороге Хабаровск - Владивосток «Уссури», который был собран и эксплуатировался в
составе одного пролета длиной 32,6 м из комплекта САРМ на период строительства постоянного моста. Были отмечены значительные провисы пролетных строений временного
моста величиной в пределах 130-150 мм в середине пролета, что вызвало беспокойство организаторов строительства. При обследовании была установлена выработка всех
штыревых соединений главных ферм в среднем на 2,5 мм сверх номинального 1 мм.
Таким образом смещение (подвижка) на одно соединение с0 = с1 + с2 = 1 + 2,5 = 3,5 мм, а так как в уровне верхнего пояса в качестве связующего элемента применена
продольная тяга с двумя отверстиями и двумя расположенными последовательно штырями, то суммарное смещение, отнесенное к уровню нижнего пояса с = 3,5-3 = 10,5 мм.
Далее следуют вычисления по формулам (5) при а = 1,37 м; h = 7,0 м; I2 = 5,8 м.
а = arcsin 0,0105 = 0,205o; а = 2 • 0,205 = 0,41o; xi = 7,0 • sin 0,41 = 0,05 м;
2
2 • 1,47
1
2а = 2 • 0,41 = 0,82o; x2 = 5,8 • sin 0,82o = 0,083 м.
Полная величина прогиба f = Х1 + Х2 = 0,05 + 0,083 = 0,133 м, что вполне согласуется с фактически замеренными величинами f.
Заключение по использованию упругопластического сдвигового компенсатора гасителя сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционноподвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста
1. Штыревые монтажные соединения секций разборного пролетного строения временного моста позволяют существенно ускорить процесс возведения и последующей
разборки конструкций, однако при этом являются причиной увеличения общих деформаций пролетного строения, кроме упругопластического сдвигового компенсатора,
гасителя сдвиговых напряжений для быстрособираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского
моста проф дтн ПГУПС А.М.Уздина
2. Штатное двухпутное движение при двухсекционной компоновке конструкций САРМ под современной автомобильной нагрузкой не обеспечено прочностью как основного
сечения секций, так и элементов штыревых соединений, а использование упругопластического сдвигового , компенсатора, гасителя сдвиговых напряжений для быстро
собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста , все напряжения снимает
3. В металле элементов штыревых соединений при современной нагрузке накапливаются пластические деформации, приводящие к выработке контактов «штырь-проушина»
и нарастанию общих деформаций (провисов), а упругопластический сдвиговой компенсатор гаситель сдвиговых напряжений для быстрособираемых на антисейсмических
фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного железнодорожного армейского моста гасить напряжения
4. Ускорению процесса износа элементов штыревых соединений способствует многократная сборка-разборка пролетных строений и их эксплуатация под интенсивной
динамической нагрузкой и не гасит сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–разборного
железнодорожного армейского моста
5. Образующийся провис пролетного строения создает ненормативное состояние продольного профиля ездового полотна, снижающее пропускную способность и безопасность
движения, упругопластический сдвиговой компенсатор гаситель сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях
для сборно–разборного железнодорожного армейского моста сдвиговый нагрузки «поглощает»
6. Изначально разборные конструкции САРМ проектировались под нужды военного ведомства для мобильного и кратковременного применения и штыревые монтажные
соединения в полной мере соответствуют такому назначению. При применении в гражданском строительстве эту особенность следует учитывать в разработке проектных
решений, назначении и соблюдении режима эксплуатации, например путем уменьшения полос движения или увеличения числа секций в поперечной компоновке, а
использование сдвигового компенсатора, гасителя сдвиговых напряжений для быстро собираемых на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях для сборно–
разборного железнодорожного армейского моста исключает обрушение железнодорожного моста
Дальнейшие исследования видятся в аналитическом обзоре применяемых конструкций разборных мостов, разработке отвечающих современным требованиям проектных
решений вариантов поперечной и продольной компоновки пролетных строений с использованием упругопластических , сдвиговых компенсатор, которые гасят, сдвиговые
напряжения для быстро собираемых, на антисейсмических фрикционно-подвижных соединениях , для отечественного сборно–разборного железнодорожного армейского
моста «Уздина»
ЛИТЕРАТУРА
1. Кручинкин А.В. Сборно-разборные временные мосты. - М.: Транспорт, 1987. - 191 с.
2. Тыдень В.П., Малахов Д.Ю., Постников А.И. Реализация современных требований к переправочно-мостовым средствам в концепции выгружаемого переправочно-десантного
парома // Вестник Московского автомобильно- дорожного государственного технического университета (МАДИ). - М.: Изд-во МАДИ(ГТУ), 2019. - Вып. 3 (58). - С. 69-74.
3. Томилов С.Н. О применении стальных пакетных конструкций в постоянных мостах // Научные чтения памяти профессора М.П. Даниловского: материалы Восемнадцатой
Национальной научно-практической конференции: в 2 т. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2018. - 2 т. - С. 360-363.
4. Mohamad Nabil Aklif Biro, Noor Zafirah Abu Bakar. Design and Analysis of Collapsible Scissor Bridge. MATEC Web of Conferences. Vol. 152, 02013 (2018). DOI:
https://doi.org/10.1051/matecconf/201815202013.
5. Дианов Н.П., Милородов Ю.С. Табельные автодорожные разборные мосты: учебное пособие. - М.: Изд-во МАДИ (ГТУ), 2009. - 236 с.
6. Adil Kadyrov, Aleksandr Ganyukov, Kyrmyzy Balabekova. Development of Constructions of Mobile Road Overpasses. MATEC Web of Conferences. Vol. 108, 16002 (2017). DOI:
https://doi.org/10.1051/matecconf/201710816002.
7. Бокарев С.А., Проценко Д.В. О предпосылках создания новых конструкций временных мостовых сооружений // Интернет-журнал «Науковедение». 2014. № 5(24). URL:
https://naukovedenie.ru/PDF/26KO514.pdf. - С. 1-11.
8. Проценко Д.В. Совершенствование конструктивно-технологических параметров системы несущих элементов и элементов проезжей части универсального сборно- разборного
пролетного строения с быстросъемными шарнирными соединениями. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сибирский государственный
университет путей сообщения (СГУПС). Новосибирск: 2018.
9. Матвеев А.В., Петров И.В., Квитко А.В. Оценка по теории инженерного прогнозирования новых образцов мостового имущества МЛЖ-ВФ-ВТ и ИМЖ- 500 // Вестник
гражданских инженеров. - СПб: Изд-во Санкт-Петербургского гос. арх.-строит. ун-та, 2018. Вып. 4 (69). - С. 138-142.
10. Томилов С.Н., Николаев А.Р. Применение комплекта разборного моста под современные нагрузки // Дальний Восток. Автомобильные дороги и безопасность движения:
международный сборник научных трудов (под. ред. А.И. Ярмолинского). - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2018. - № 18. - С. 125-128.
11. Сухов И.С. Совершенствование конструктивно-технологических решений шарнирных соединений автодорожных мостов. Автореферат диссертации на соискание ученой
степени кандидата технических наук / Научно- исследовательский институт транспортного строительства (ОАО ЦНИИС). М.: 2011.
Сейсмические требования к стальному каркасу в США STAR SEISMIC USA или новые конструктивные решения антисейсмических демпфирующих связей Кагановского
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА КАРКАСОВ RC С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ фланцевых фрикционных компенсаторов США
Seismic demands on steel braced frame bu Seismic_demands_on_steel_braced_frame_bu
https://ru.scribd.com/document/489003023/Seismic-Demands-on-Steel-Braced-Frame-Bu-1
https://ppt-online.org/846004
https://yadi.sk/i/D6zwaIimCrT5JQ
http://www.elektron2000.com/article/1404.html
https://ppt-online.org/827045
https://ppt-online.org/821532
Сборно разборный железнодорожный мост 2758302
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 758 302
(13)
C1
(51) МПК
E01D 15/12 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(52) СПК
E01D 15/12 (2021.05)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
действует (последнее изменение статуса: 10.11.2021)
Статус:
Установленный срок для уплаты пошлины за 3 год: с 05.02.2022 по 04.02.2023. При уплате пошлины за 3 год в дополнительный 6-месячный срок с 05.02.2023 по
Пошлина:
04.08.2023 размер пошлины увеличивается на 50%.
(21)(22) Заявка: 2021102635, 04.02.2021
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.02.2021
Дата регистрации:
28.10.2021
(72) Автор(ы):
Пищалов Юрий Вячеславович (RU),
Демьянов Алексей Анатольевич (RU),
Бирюков Юрий Александрович (RU),
Бирюков Дмитрий Владимирович (RU),
Гановичев Даниил Алексеевич (RU),
Бутин Илья Павлович (RU)
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 04.02.2021
(45) Опубликовано: 28.10.2021 Бюл. № 31
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное казённое военное образовательное
учреждение высшего образования "Военная академия материальнотехнического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства
обороны Российской Федерации (RU)
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ГАСТЕВ В.А., Восстановление мостов,
Руководство для транспортных ВТУЗОВ. М.-Л., ОГИЗ-ГОСТРАНСИЗДАТ, 1932, с.26-28, 38-43. RU
2280122 C1, 20.07.2006. RU 2005837 C1, 15.01.1994. CN 108842597 A, 20.11.2018. RU 2158331 C1,
27.10.2000. GB 1119981 A, 17.07.1968. Методические рекомендации по проектированию опор
мостов, Всесоюзное научно-техническое
общество железнодорожников и транспортных строителей Дорожное правление научнотехнического общества ордена Ленина Октябрьской железной дороги, Ленинград, 1988, раздел
3.2.2., рис. 3.6.
Адрес для переписки:
191123, Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, 22, Военный институт (инженерно-технический)
ФГКВОУВО ВА МТО им. генерала армии А.В. Хрулева, Бюро по изобретательству и
рационализации
(54) Сборно-разборный железнодорожный мост
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и, в частности, к временным сборно-разборным низководным мостам, используемым для пропуска железнодорожного
подвижного состава и скоростной наводки совмещенных железнодорожных и автодорожных мостовых переправ через широкие и неглубокие водные преграды на период
разрушении, реконструкции или восстановлении разрушенных капитальных мостов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Технический результат - создание упрощенной конструкции сборно-разборного железнодорожного моста вблизи неисправного железнодорожного моста, что существенно
сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает время на его возведение с использованием бывших в употреблении списанных элементов железнодорожной
инфраструктуры - вагонов, железнодорожных шпал и рельс. Сборно-разборный железнодорожный мост состоит из рамных плоских опор, башенных опор, установленных
непосредственно на грунт и пролетных строений, рамные плоские опоры и башенные опоры выполнены из списанных бывших в употреблении железнодорожных полувагонов с
демонтированными рамами и тележками, заполненных блоками, собранными из списанных бывших в употреблении железобетонных шпал. В промежутках между шпалами
засыпан щебень и вертикально установлены трубы, верх которых выступает для подачи в них цементно-песчаного раствора. Трубы выполнены с равномерно расположенными
по высоте отверстиями для обеспечения возможности формирования цементно-песчаным раствором монолитной конструкции опоры. Пролетные строения выполнены из
списанных бывших в употреблении рам фитинговых платформ с устроенным по верху рам настилом под рельсы пути из металлических шпал, установленных с определенным
шагом и выполненных из металлических рам от цистерн. По верху металлических шпал выполнен деревянный настил из бывших в употреблении списанных деревянных шпал
для движения автомобильной и гусеничной техники, и для передвижения личного состава. По краям пролетного строения установлено ограждение, выполненное из лестниц от
железнодорожных цистерн и колесоотбойники из списанных деревянных шпал. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области мостостроения и в частности к временным сборно-разборным низководным мостам, используемым для пропуска железнодорожного
подвижного состава и скоростной наводки совмещенных железнодорожных и автодорожных мостовых переправ через широкие и не глубокие водные преграды на период
разрушении, реконструкции или восстановлении разрушенных капитальных мостов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Заявленное техническое решение относится к низководным мостам и может быть использовано для оперативного возведения переправы для автомобилей, гусеничной техники
и железнодорожных составов.
Известна «Средняя секция наводочной балки пролетного строения» по патенту на изобретение RU 2717445 С1 от 23.05.2019, МПК E01D 15/12 [1], которая выполнена из
углепластика в виде полой балки с прямоугольным сечением и разъемными межсекционными соединениями, а межсекционное соединение из полой вставки прямоугольного
сечения на болтах. На нижних болтовых соединениях двух смежных секций наводочной балки установлены две силовые тяги, выполненные из титана.
Недостатком «Средней секции наводочной балки пролетного строения» является значительное время на доставку секции к месту устройства моста и высокая стоимость из-за
применения дорогих материалов углепластика и титана.
Известна «Опора из массивных блоков и способ ее сооружения» по патенту на изобретение RU 94027969 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 (1995.01) [2], которая может быть
использована при временном восстановлении или сооружении опор железнодорожных мостов. Опора возводится из массивных блоков с усеченной четвертью, имеющих на
своих гранях штыри и гнезда, противоположно расположенные на примыкающих гранях соседних блоков, а монтаж опоры осуществляется таким образом, чтобы внутренние
блоки нижнего яруса усеченной частью образовывали пространство, по всему объему равное объему массивного элемента, а внешние блоки своей целой гранью вплотную
примыкали к целым граням внутренних.
Недостатком «Опоры из массивных блоков и способа ее сооружения» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и
трудозатратность при производстве массивных блоков. Массивные блоки из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известна «Мостовая секция» по патенту на изобретение RU 92008311 от 25. 11. 1992, МПК E01D 15/12 (1995. 01) [3], которая содержит балки, с колесоотбоями, стыковыми
узлами, шарнирно соединенные с балками межколейной панели в виде силовой балки и угловыми распорками. При этом межколейная панель и балки имеют в поперечном
сечении треугольную форму, а боковая наружная сторона колесоотбоев выполнена скошенной в сторону межколейной панели под углом, обеспечивающим в транспортном
положении параллельность ее поверхности верхней плоскости панели.
Недостатком «Мостовой секции» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и трудозатратность при производстве мостовых
секций, которые из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известен «Складной блок моста» по патенту на изобретение RU 94 025 034 от 04. 07. 1994, МПК E01D 15/12 (1995. 01) [4], который включает две нижние и две верхние
полубалки, соединенные продольными шарнирами с верхней и нижней плитами проезжей части, расположенными в транспортном положении одна на другой, плиты проезжей
части с одного транца соединены поперечными шарнирами, а на другом имеют прорезь, в которую в транспортном положении входит киль платформы транспортного
автомобиля.
Недостатком «складного блока моста» является сложность и высокая металлоемкость конструкции. Элементы мостового перехода требуют время на доставку к месту установки.
Известен «Двухколейный механизированный мост» по патенту на изобретение RU 2267572 от 12.04.2004, МПК T01D 15/12 (2006.01) [5], включающий соединенные
межколейными стяжками две колеи, каждая из которых состоит из двух шарнирно связанных секций, выполненных в виде каркасных коробчатых ферм сварной конструкции,
содержащих верхний и нижний настилы, боковые стенки, поперечные диафрагмы, элементы крепления механизма раскрывания моста, детали механизма установки моста,
имеющего увеличенную длину мостовой конструкции, сниженную массу моста, повышенный запас прочности и устойчивости без уменьшения грузоподъемности моста.
Недостатком «двухколейного механизированного моста» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и трудозатратность при
производстве мостовых секций, которые из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известен «Способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации» по патенту на изобретение RU 94027085 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02
(1995.01) [6], при котором опалубка изготавливается из секций потопов и погружается на дно путем заполнения понтона водой, бетонируется и при наборе соответствующей
прочности снимается подачей в понтоны воздуха.
Недостатком «способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации» является значительное время на доставку конструкций к месту
устройства моста и впоследствии вывозу с места работ, получаемые фундаменты материалоемки и трудозатраты.
Известен инвентарный мост - сборно-разборная металлическая эстакада РЭМ-500 [7], выбранный в качестве прототипа, состоящий из пролетных строений, рамных (плоских)
опор, башенных опор, установленных непосредственно на грунт, предназначенная для быстрого устройства мостовых переходов через широкие, неглубокие водотоки. Рамы
состоят из стоек, ригелей, башмаков, горизонтальных распорок и талрепов.
Недостатками конструкции сборно-разборной металлической эстакады РЭМ-500 являются то, что при сборке моста требуется высококвалифицированный личный состав,
значительное время на доставку и сборку конструкций, при этом необходимы значительные материальные и трудовые затраты. При слабых грунтах речного дна эстакаду
использовать нельзя.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания «сборно-разборного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и
гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через водные преграды простой конструкции, позволяющей наводиться переправе за короткое
время с использованием незначительных материальных и трудовых затрат.
Ограничительные признаки заявленного технического решения общие с устройством прототипа следующие: сборно-разборный мост, состоящий из рамных плоских опор,
башенных опор, установленных непосредственно на грунт, пролетных строений, предназначенный для быстрого устройства мостовых переходов через широкие, неглубокие
водотоки.
Предполагается, что заявленный «Сборно-разборный железнодорожный мост» можно использовать при устройстве переправы для пропуска железнодорожного подвижного
состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через неглубокие несудоходные водные преграды.
При этом для его реализации предполагается применить:
- рамные плоские опоры и башенные опоры выполнены из списанных, бывших в употреблении, железнодорожных полувагонов с демонтированными рамами и тележками,
заполненных блоками, собранными из списанных, бывших в употреблении, железобетонных шпал, при этом в промежутках между шпалами засыпан щебень и вертикально
установлены трубы, верх которых выступает для подачи в них цементно-песчаного раствора, причем трубы снабжены равномерно выполненными по высоте отверстиями для
обеспечения возможности формирования цементно-песчаным раствором монолитной конструкции опоры.
- пролетные строения выполнены из списанных, бывших в употреблении рам фитинговых платформ с устроенным по верху рам настилом под рельсы пути из металлических
шпал, установленных с определенным шагом и выполненных из металлических рам от цистерн, по верху металлических шпал выполнен деревянный настил из бывших в
употреблении списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, и для передвижения личного состава, по краям пролетного строения
установлено ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн и колесоотбойники из списанных деревянных шпал.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что сборно-разборный железнодорожный мост формируется из опор и пролетных строений. При этом опоры
собираются из списанных бывших в употреблении - полувагонов и шпал. Пролетные строения формируются из металлических рам от фитинговых платформ.
Технический результат - создание упрощенной конструкции сборно-разборного железнодорожного моста вблизи неисправного железнодорожного моста, что существенно
сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает время на его возведение с использованием бывших в употреблении списанных элементов железнодорожной
инфраструктуры - вагонов, железнодорожных шпал и рельс.
Бывшие в употреблении списанные вагоны и рельсы переплавляются (утилизируются) и используются для изготовления новых металлических конструкций. Процесс утилизации
и изготовления новых конструкций влечет значительные трудовые, материальные и энергетические затраты, которых можно избежать, используя списанные материалы
железнодорожной инфраструктуры для устройства «сборно-разборного железнодорожного моста». Ежегодно списывается значительное количество материалов, в 2020 году
планировалось списать 8 тыс. фитинговых платформ [8], в 2018 году РЖД заменило 2 тысяч километров железнодорожных путей [9], в 2017 году списано 10380 цистерн [10].
В настоящее время в России насчитывается более 10 тыс. железнодорожных мостов. Значительное количество из них мосты через неглубокие водные преграды, и они требуют
прикрытия на случай разрушения во время ведения боевых действий или возникновения чрезвычайной ситуации. Для обеспечения непрерывности движения через широкие и
неглубокие водные преграды имеется парк временных мостов, по количество их ограничено, и они требуют значительного времени на доставку и сборку.
Использование материалов железнодорожной инфраструктуры в конкретном месте позволяет заблаговременно определить необходимые для устройства моста материалы и
конструкции. При этом значительно сокращается время возведения, т.к. хранение сборно-разборного железнодорожного моста на берегу у места его возведения сокращает
время возведения до минимума. Заблаговременно монтируются и подъездные пути из бывших в употреблении, списанных рельс и шпал. Использование бывших в
употреблении, списанных материалов железнодорожной инфраструктуры позволяет значительно снизить материальные и трудовые затраты на устройство переправы.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами:
На фиг. 1а) изображен вариант реализации заявленного «сборно-разборного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного состава, а на фиг. 1б) - разрез
пролетного строения по А-А.
На фиг. 2а) - изображен блок из железобетонных шпал, а на фиг. 2б) - разрез блока из железобетонных шпал по Б-Б.
На фиг. 3а) представлен вид сверху полувагона, заполненного уплотненной обратной засыпкой с армирующими элементами, а на фиг. 3б) - разрез полувагона по В-В.
На фиг. 4 представлено изображение реализации второго этапа - предварительных работ по устройству «сборно-разборного железнодорожного моста».
Дополнительно на фигурах 1…4 обозначены: 1 - локомотив; 2 - железобетонные шпалы; 3 - скрутки из отожженной проволоки для скрепления железобетонных шпал (2); 4 петли для монтажа блоков (6) из отожженной проволоки;;ил 5 - железнодорожный полувагон; 6 - блок из железобетонных шпал (2), расположенных крест-накрест, в два ряда и
соединенными между собой скрутками (3) из отожженной проволоки; 7 - пролетное строение из рам фитинговых платформ; 8 - рельсовый пучь; 9 - обратная засыпка из щебня;
10 - металлические шпалы из рам цистерн; 11 - трубы с отверстиями; 12 - ограждение пролетного строения; 13 - настил из деревянных шпал; 14 - колесоотбойник из деревянных
шпал.
Порядок возведения сборно-разборного железнодорожного моста
На нервом этапе выбирается место посадки сборно-разборного железнодорожного моста, определяются его габариты в зависимости от рельефа прибрежной зоны и глубин
водной преграды, составляется проект, заготавливаются необходимые материалы из бывших в употреблении вагонов и элементов пути металлических рам цистерн, рам
фитинговых платформ (7), рельс (8), полувагонов (5), железобетонных шпал (2) и деревянных шпал (13).
На втором этапе выполняются предварительные работы (фиг. 4), в ходе которых разрабатываются котлованы под полувагоны (5), монтируются первая и вторая (от берега) опоры
пролетных строений из полувагонов (5), заполненных блоками из железобетонных шпал (6). В промежутки между шпалами вертикально устанавливаются трубы с отверстиями
(11) и засыпают щебень (9), который вытесняя воду, заполняет пазухи. В трубы с отверстиями (11) подается цементно-песчаный раствор и формируется монолитная
железобетонная конструкция опоры.
Пролетное строение из рам фитинговых платформ (7) устанавливают на опоры из полувагонов (5) возвышающиеся над водной поверхностью. По верху рамы устраивается настил
из металлических шпал, установленных с определенным шагом, выполненных из металлических рам от цистерн под рельсы пути. По верху металлических шпал устраивается
деревянный настил из бывших в употреблении, списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, а также для передвижения личного состава.
По краям пролетного строения устраивается ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн (12) и устанавливаются колесоотбойники (14).
Далее, на большей глубине, превышающей высоту полувагона, устанавливаются спаренные опоры из полувагонов (5) для устройства нижней части опоры. Спаренные опоры из
полувагонов (5) объединяются сваркой или болтами в единую конструкцию с заполнением внутреннего объема так же, как и для рассмотренных выше опор. Для монтажа в
проектное положение разрабатывается котлован под полувагоны. Полувагоны, смонтированные на втором этапе, устанавливаются в проектное положение заблаговременно и
могут находиться в воде продолжительное время, поэтому выполняется их защита от коррозии, о даже в случае полного разрушения от ржавления металла полувагона,
конструкция опоры обеспечит целостность за счет объединения блоков из железобетонных шпал в единую монолитную, железобетонную конструкцию.
На третьем, завершающем этапе, который наступает после выхода из строя основного моста, на смонтированные ранее спаренные опоры устанавливаются верхние части опор
пролетных строений из полувагонов (5), заполненных блоками из железобетонных шпал (6) с заполнением внутреннего объема так же, как и для рассмотренных выше опор.
Пролетное строение из рам фитинговых платформ (7) устанавливают на опоры из полувагонов (5) возвышающиеся над водной поверхностью. Рамы сплачивают между собой и с
опорой болтовыми соединениями. По верху рамы устраивается настил из металлических шпал, установленных с определенным шагом, выполненных из металлических рам от
цистерн под рельсы пути. По верху металлических шпал устраивается деревянный настил из бывших в употреблении, списанных деревянных шпал для движения автомобильной
и гусеничной техники, а также для передвижения личного состава. По краям пролетного строения устраивается ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных
цистерн (12) и устанавливаются колесоотбойники (14).
При заблаговременном устройстве сборно-разборного железнодорожного моста устраиваются подъездные пути и 1 и 2-я (при пологом дне и последующие) опоры с
пролетными строениями между ними. В мирное время для обеспечения надзора и в целях маскировки, полученные конструкции можно использовать для причаливания
катеров и небольших судов.
Таким образом, использование предложенной схемы позволяет возвести в сжатые сроки сборно-разборный железнодорожный мост, не требующий значительных трудовых и
материальных затрат с использованием списанных, бывших в употреблении элементов железнодорожного пути - металлических рам цистерн и фитинговых платформ, рельсов и
шпал.
При данном способе устройства сборно-разборного железнодорожного моста получаем гидротехническое сооружение, не требующее для возведения специально
изготовленных заводских конструкций, что важно в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций и снабжении войск при ведении боевых действий.
Предлагаемое решение сборно-разборного железнодорожного моста проверено расчетом на прочность и несущую способность. Расчеты показали, что пролетное строение из
фитинговой платформы и опоры из полувагонов заполненных железобетоном обладают требуемой прочность и несущую способность на нагрузку от железнодорожного
состава.
Значительная экономия средств в мирное время достигается за счет использования списанных, бывшие в употреблении, железнодорожных полувагонов и железобетонных
шпал, а в случае войны и изъятых у железной дороги или получивших повреждения в ходе боевых действий.
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на решение логистических задач при возникновении чрезвычайных ситуаций и при ведении боевых действий и
соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования сборноразборных железнодорожных мостов, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и
технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература
1. Патент на изобретение RU 2717445 С1 от 23.05.2019, МПК E01D 15/12 - «Средняя секция наводочной балки пролетного строения».
2. Патент на изобретение RU 94027969 С1 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 - «Опора из массивных блоков и способ се сооружения».
3. Патент на изобретение RU 92008311 C от 25.11.1992, МПК E01D 15/12 - «Мостовая секция».
4. Патент на изобретение RU 94025034 С1 от 04.07.1994, МПК E01D 15/12 - «Складной блок моста».
5. Патент на изобретение RU 2267572 С1 от 12.04.2004, МПК E01D 15/12 - «Двухколейный механизированный мост».
6. Патент на изобретение RU 94027085 С1 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 - «Способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации».
7. Металлическая эстакада РЭМ-500. Техническое описание и инструкции но монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации. ГУЖДВ, 1976 г., Воениздат. - прототип.
8. https://www.rzd-partner.ru/zhd-transport/opinions/spisanie-spelsializirovannogo-podvizhnogo-sostava-dolzhno-kompensirovalsya-v-blizhayshie-4-goda/.
9. https://vgudok.com/lcnta/rclsy-rclsy-cifry-cifry-rzhd-otchityvayutsya-o-zakupkah-putevyh-materialov-no-umalchivayut.
10. https://vgudok.com/lenta/podvizhnyy-sostav-vypusk-spisanie-stoimost-stavki-obzor-parka-ps-na-seti-rzhd.
Формула изобретения
1. Сборно-разборный железнодорожный мост, состоящий из рамных плоских опор, башенных опор, установленных непосредственно на грунт, и пролетных строений,
отличающийся тем, что рамные плоские опоры и башенные опоры выполнены из списанных бывших в употреблении железнодорожных полувагонов с демонтированными
рамами и тележками, заполненных блоками, собранными из списанных бывших в употреблении железобетонных шпал, при этом в промежутках между шпалами засыпан
щебень и вертикально установлены трубы, верх которых выступает для подачи в них цементно-песчаного раствора, причем трубы снабжены равномерно выполненными по
высоте отверстиями для обеспечения возможности формирования цементно-песчаным раствором монолитной конструкции опоры.
2. Сборно-разборный железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что пролетные строения выполнены из списанных бывших в употреблении рам фитинговых платформ с
устроенным по верху рам настилом под рельсы пути из металлических шпал, установленных с определенным шагом и выполненных из металлических рам от цистерн, по верху
металлических шпал выполнен деревянный настил из бывших в употреблении списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, и для
передвижения личного состава, по краям пролетного строения установлено ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн и колесоотбойники из
списанных деревянных шпал.
Наплавной железнодорожный мост
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 755 794
(13)
C1
(51) МПК
E01D 15/14 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(52) СПК
E01D 15/14 (2021.05)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
действует (последнее изменение статуса: 27.09.2021)
Статус:
Установленный срок для уплаты пошлины за 3 год: с 05.02.2022 по 04.02.2023. При уплате пошлины за 3 год в дополнительный 6-месячный срок с 05.02.2023 по
Пошлина:
04.08.2023 размер пошлины увеличивается на 50%.
(21)(22) Заявка: 2021102706, 04.02.2021
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
04.02.2021
Дата регистрации:
21.09.2021
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Пищалов Юрий Вячеславович (RU),
Демьянов Алексей Анатольевич (RU),
Бирюков Юрий Александрович (RU),
Бирюков Дмитрий Владимирович (RU),
Савчук Николай Александрович (RU),
Гановичев Даниил Алексеевич (RU),
Бутин Илья Павлович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
(22) Дата подачи заявки: 04.02.2021
(45) Опубликовано: 21.09.2021 Бюл. № 27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ГАСТЕВ В.А. Восстановление
мостов, Руководства для транспортных ВТУЗОВ. Москва-Ленинград ОГИЗ- ГОСТРАНСИЗДАТ,
1932, с.26-28, 38-43. RU 2158331 C1, 27.10.2000 . DE 1024995 B, 27.02.1958. GB 1287632 A,
06.09.1972. RU 44331 U1, 10.03.2005.
Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение
высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения
имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской
Федерации (RU)
Адрес для переписки:
191123, Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, 22, Военный институт (инженерно-технический)
ФГКВОУВО ВА МТО им. генерала армии А.В. Хрулева, Бюро по изобретательству и
рационализации
(54) Наплавной железнодорожный мост
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и, в частности, к наплавным мостам, используемым для скоростной наводки совмещенных железнодорожных и автодорожных
мостовых переправ через широкие и глубокие водные преграды на период восстановления разрушенных капитальных мостов, ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера. Технический результат - создание упрощенной конструкции временной речной железнодорожной переправы вблизи неисправного
железнодорожного моста, что существенно сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает время на его возведение с использованием бывших в
употреблении списанных элементов железнодорожной инфраструктуры - вагонов и железнодорожных шпал и рельс. Наплавной железнодорожный мост, по длине
выполненный из переходных частей, речной части и береговых частей, включающий понтоны, скрепленные между собой в продольном направлении сцепными устройствами и
рельсами железнодорожной колеи. В качестве понтонов речной и переходной части использованы понтоны, собранные из бывших в употреблении железнодорожных цистерн,
их рам и хомутов, рам фитинговых платформ, при этом цистерны закреплены к рамам цистерн посредством хомутов на сварке с образованием секций, соединенных при
помощи рам цистерн и рам фитинговых платформ на сварке в понтоны береговых и речной частей, которые объединены в ленту посредством сплачивающих балок, рельс и
сцепных устройств в виде автоматических сцепных устройств на рамах цистер. Каждый из понтонов состоит из трех пар цистерн, объединенных сверху по длине моста при
помощи пяти рам цистерн и хомутов. Поверх пяти рам цистерн перпендикулярно расположению последних закреплены четыре рамы фитинговых платформ, на которых сверху
по длине моста установлены: по центру понтона рельсы для железнодорожного состава, а по краям понтона колеи из рельс для колесного и гусеничного транспорта. Каждый из
понтонов содержит два элемента для обеспечения жесткости сопряжения смежных понтонов, в виде пакета из металлических балок от рам фитинговых платформ,
закрепленных кронштейнами и сдвигаемых лебедкой на соседний понтон, формируя, таким образом, неразрезную ленту наплавного моста. В качестве элементов продольного
закрепления моста использованы автоматические сцепные устройства, имеющиеся на обеих сторонах пяти рам цистерн. При этом каждый из понтонов содержит перила,
выполненные из лестниц железнодорожных цистерн и в качестве береговой части использованы устроенные заблаговременно или возведенные временные причалы с
инвентарными подходами из заблаговременно возведенных железнодорожных путей, собранных из списанных, бывших в употреблении, железнодорожных рельсов и шпал. 6
з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к области мостостроения и в частности к наплавным мостам, используемым для пропуска железнодорожного подвижного состава и скоростной наводки
совмещенных железнодорожных и автодорожных мостовых переправ через широкие и глубокие водные преграды на период разрушении, реконструкции или восстановлении
разрушенных капитальных мостов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Заявленное техническое решение относится к наплавным мостам и может быть использовано для оперативного возведения переправы для автомобилей, боевой техники и
железнодорожных составов.
Известен ППС-84 (Понтонный Парк Специальный) [1] состоящий из речных и береговых звеньев, выстилки и буксирно-моторных катеров. Речная часть моста состоит из мостовых
понтонов с межпонтонными устройствам и механизмами. Береговое звено для оборудования Переходов между наплавной частью моста и берегом. В состав берегового звена
входят: понтоны, сходни, межпонтонные механизмы и устройства. Выстилка предназначена для укрепления въездов на мост при слабых грунтах.
Недостатками конструкции ППС-84 являются то, что при сборке моста требуется высококвалифицированный личный состав, значительное время на доставку и сборку
конструкций, при этом необходимы значительные материальные и трудовые затраты.
Известен наплавной железнодорожный мост НЖМ-56 [2] с раздельным автомобильным и железнодорожным проездами. Наплавной мост состоит из речной части, двух
переходных и двух береговых частей. Речная часть моста состоит из мостовых понтонов с шарнирным соединением. Береговое пролетное строение собирается их трех
монтажных блоков. Переходная часть обеспечивает плавный проезд подвижного состава с береговой на речную часть.
Недостатки конструкции моста НЖМ-56 в том, что такой мост требует значительное время для установки и больших трудовых и материальных затрат. Глубина воды в местах
установки понтонов должна быть не менее 1,2 м при скальных грунтах и не менее 1 м при мягких. Дно у берега, сложенное песчаными грунтами, требуется очистить от
предметов, способных проколоть обшивку понтона при его погружении под железнодорожным составом, а также большое количество болтов при сборке, ненадежность
поперечного закрепления моста и отсутствие инвентарных конструкций для связи с берегом.
Известен "Наплавной железнодорожный мост" [3], выбранный в качестве прототипа, включающий в себя понтоны, скрепленные между собой в продольном направлении и
рельсы железнодорожной колеи, по длине выполненный из переходных частей, речной части и береговых частей моста, речную часть, состоящую из понтонов, с элементами
поперечного закрепления, береговые части, состоящие из двух башенных подъемных рамно-винтовых опор, переходных понтонов с рельсами, элементов продольного
закрепления моста и инвентарных подходов к нему. Понтоны соединяются днищевыми и палубными поперечными замковыми устройствами. На крайних понтонах имеются
якоря.
По аналогии с рассмотренным решением в настоящее время принят на вооружение наплавной мост МЯЖ-ВФ-ВТ [6].
Недостатки наплавного железнодорожного моста в том, что такой мост требует значительное время для транспортировки конструкций к месту установки, время для монтажа и
демонтажа, больших трудовых и материальных затрат.
Известно «Звено плавучего сооружения» по авторскому свидетельству RU 186018 от 05.10.2017 г., МПК В63В 35/36, E01D 15/14, СПК В63В 35/36 - [4], содержащее понтон с
межпонтонными стыковыми устройствами, расположенными на палубе и днище, при этом днищевые межпонтонные стыковые устройства выполнены в виде уха и вилки с
запорным штырем, имеющего возможность складывания с соседним звеном, снабженное якорным устройством с лебедкой, имеющее проезжую и пешеходные палубы с
разделением леерами и отбойниками.
Недостатки «Звена плавучего сооружения» заключаются в том, что в целом конструкция трудозатратная и материалоемкая, сложна в сборке и требует квалифицированного
персонала для установки. Также наличие большого количества сложных разъемов затрудняет процесс сборки и демонтажа моста.
Известно «Речное звено наплавного железнодорожного моста», по авторскому свидетельству RU 2575293 от 09.10.2014 г., МПК E01D 15/14 - [5], включающее понтоны,
скрепленные между собой в продольном и поперечном направлениях палубными и днищевыми сцепными устройствами и рельсы железнодорожной колеи, с понтонами
речного звена с вмонтированными между их поперечными шпангоутами тремя рамками с водонепроницаемыми стенками, образующими на всю ширину речного звена
водопропускные каналы.
Недостатками «Речного звена наплавного железнодорожного моста» являются недостаточная надежность работы сцепленных звеньев из-за несовершенства привода запорного
штыря, высокая материалоемкость и трудозатратнось конструкций, также звено требует значительное время для транспортировки конструкций к месту установки, время для
монтажа и демонтажа.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания «наплавного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной
техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды простой конструкции, позволяющей наводиться переправе за
короткое время с использованием незначительных материальных затрат.
Ограничительные признаки заявленного технического решения общие с устройством прототипа следующие: наплавной железнодорожный мост, по длине выполненный из
переходных частей, речной части и береговых частей, включающий понтоны, скрепленные между собой в продольном направлении сцепными устройствами и рельсами
железнодорожной колеи.
Предполагается заявленный «Наплавной железнодорожный мост» использовать при устройстве наплавного моста для пропускания железнодорожного подвижного состава,
колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды.
При этом для его реализации предполагается применить:
- в качестве речного звена, состоящего из понтонов - понтоны, собранные из списанных, бывших в употреблении, железнодорожных цистерн, металлических рам от цистерн,
рам фитинговых платформ и рельс;
- в качестве элементов продольного закрепления - автоматическое сцепное устройство, имеющееся на металлических рамах цистерн, бывших в употреблении, а также
металлические балки, изготовленные из списанных рам фитинговых платформ и рельс;
- в качестве железнодорожной колеи - бывшие в употреблении, списанные рельсы.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что наплавной железнодорожный мост формируется из переходных и речных звеньев, состоящих из понтонов.
При этом понтоны собираются из списанных, бывших в употреблении железнодорожных цистерн, металлических рам от цистерн и фитинговых платформ и рельс. Скрепление
частей моста выполняется с использованием автоматического сцепного устройство имеющегося на металлических рамах цистерн.
Технический результат - создание упрощенной конструкции временной речной железнодорожной переправы вблизи неисправного железнодорожного моста, исключающего
транспортировку известных стандартных МЛЖ-ВФ-ВТ или НЖМ-56 к месту его установки, что существенно сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает
время на его возведение и разборку за счет использования бывших в употреблении списанных элементов железнодорожной инфраструктуры - вагонов и железнодорожных
шпал и рельс.
Бывшие в употреблении списанные вагоны и рельсы переплавляются (утилизируются) и используются для изготовления новых металлических конструкций. Процесс утилизации
и изготовления новых конструкций влечет значительные трудовые, материальные и энергетические затраты, которые можно избежать, используя списанные материалы
железнодорожной инфраструктуры для устройства наплавного моста. Ежегодно списывается значительное количество материалов, в 2017 году списано 10380 цистерн [4], в 2018
году РЖД заменило 2 тысяч километров железнодорожных путей [5].
В настоящее время в России насчитывается более 10 тыс. железнодорожных мостов. Значительное количество из них мосты через широкие и глубокие водные преграды, и они
требуют прикрытия на случай разрушения во время ведения боевых действий или возникновения чрезвычайной ситуации. Для обеспечения непрерывности движения через
широкие и глубокие водные преграды имеется парк наплавных мостов, но количество их ограничено, и они требуют значительного времени на доставку и сборку.
Использование материалов железнодорожной инфраструктуры в конкретном месте позволяет заблаговременно определить необходимые для устройства моста материалы и
конструкции. При этом значительно сокращаются время возведения, а в следствии хранения наплавного моста на берегу у места его возведения, сокращаются трудовые и
материальные затраты.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами:
На фиг. 1 а) представлен вид сверху переходного и речного звеньев наплавного железнодорожного моста, причал, а на фиг. 1 б) - разрез переходного и речного звеньев
наплавного железнодорожного моста с причалом по а-а.
На фиг. 2 а) представлен вариант использования наплавного железнодорожного моста для пропуска железнодорожного состава, на фиг. 2 б) вариант с использованием
наплавного железнодорожного моста для пропуска автотранспорта в две полосы.
На фиг. 3 а) представлен вид сверху понтона речной части, на фиг. 3 б) - разрез понтона речной части по б-б, а на фиг. 3 в) - разрез понтона речной части по в-в.
На фиг. 4 а) представлен вид сверху речного звена, на фиг. 4 б) - поперечный разрез речного звена по г-г, а на фиг. 4 в) - продольный разрез речного звена понтона речной части
по д-д.
На фиг. 5 представлено автосцепка для первичного соединения понтонов при сборке моста.
На фиг. 6 представлено штатный хомут крепления цистерны к раме вагона.
На фиг. 7 представлены исходные конструкции для сборки наплавного моста - железнодорожная цистерна.
На фиг. 8 представлена исходная конструкция для сборки наплавного моста - фитинговая платформа.
На фиг. 9 представлено звено речного понтона для сборки наплавного моста.
На фиг. 10 представлена сборка понтона из 2-х звеньев.
На фиг. 11 представлено устройство настила из рам фитинговых платформ.
На фиг. 12 представлен готовый к укрупнительной сборке понтон.
На фиг. 13 представлена готовый к пропуску автомобильного и железнодорожного транспорта наплавной железнодорожный мост.
Дополнительно на фигурах 1…4, 9…12 обозначены: 1 - переходной понтон; 2 - понтон речной части; 3 - причал; 4 - локомотив; 5 - рельс; 6 - цистерны; 7 - рама цистерны, 8 - рама
фитинговой платформы; 9 - автосцепка, 10 - опора переходного понтона на причал; 11 - сплачивающая балка, 12 - штатный хомут, 13 - настил для проезда автотранспорта, 14 ограждение понтона.
Для устройства переходного понтона (1) и понтона речной части (2) наплавного железнодорожного моста (фиг. 1 и фиг. 2) применены списанные, бывших в употреблении
железнодорожные цистерны (6), металлические рамы цистерн (7), штатные хомуты (12), рамы фитинговых платформ (8), сплачивающие балки (11) из металлических рам
фитинговых платформ и рельсов (5). Береговая часть выполняется в виде причала (3) с опорой для переходного понтона (10). По наплавному железнодорожному мосту может
передвигаться локомотив (4) или автотранспорт.
Порядок возведения наплавного железнодорожного моста.
На первом этапе выбирается место посадки наплавного железнодорожного моста, определяются его габариты в зависимости от рельефа прибрежной зоны и глубин водной
преграды, составляется проект, заготавливаются необходимые материалы из бывших в употреблении вагонов и элементов пути - металлических рам цистерн (7), фитинговых
платформ (8), рельсов (5), железнодорожных цистерн (б) штатных хомутов (12). Все имеющиеся в цистерне (6) технологические отверстия герметизируются.
На втором этапе устраиваются причалы (3) с двух сторон водной преграды с подъездными железнодорожными путями, которые могут выполняться как заблаговременно, так и в
ходе устройства наплавного железнодорожного моста. Параллельно собираются секции понтонов (фиг. 4 и фиг. 9), которые объединяются в переходные понтоны (1) (фиг. 12) и
понтоны речной части (2) (фиг. 1 и фиг. 3). Крепление цистерны (6) к раме цистерны (7) выполняется при помощи штатного хомута (12) на сварке (фиг. 9). Полученные секции
(фиг. 4 и фиг. 9) объединяются при помощи рамы цистерны (7) (фиг. 10) и рам фитинговой платформы (8) (фиг. 11) на сварке в понтоны береговой (1) и речной части (2) (фиг. 3 и
фиг. 12).
На плаву, катерами, понтоны (1, 2) (фиг. 12) при помощи автосцепок (9), сплачивающих балок (11) и рельсовых путей (5) на болтовых соединениях, объединяются в ленту,
которую крепят к опоре (10) причала (3), по понтонам устраивается настил для пешеходов, выполненный из стенок крытых вагонов, на сварке. По краям понтонов устраивается
ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн (14).
На заключительном этапе лента наплавного железнодорожного моста (фиг. 13) ставится на якоря для поперечного раскрепления от давления воды и ветра. После окончания
эксплуатации разборка наплавного железнодорожного моста выполняется в обратной последовательности.
Таким образом, использование предложенной схемы позволяет возвести в сжатые сроки наплавной железнодорожный мост, не требующий значительных трудовых и
материальных затрат с использованием списанных, бывших в употреблении элементов железнодорожного пути - металлических рам цистерн и фитинговых платформ,
железнодорожных цистерн, рельсов и шпал.
При данном способе устройства наплавного железнодорожного моста получаем сооружение, не требующее для возведения дорогостоящих материалов и конструкций, что
важно в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций и снабжении войск при ведении боевых действий.
Значительное уменьшение материальных затрат средств достигается за счет использования списанных, бывших в употреблении вагонов (фиг. 7 и фиг. 8) и элементов пути металлических рам цистерн и фитинговых платформ, рельс, емкостей железнодорожных цистерн, а с случае войны и изъятых у железной дороги.
Предлагаемое решение наплавного железнодорожного моста проверено расчетом на плавучесть и остойчивость. Расчеты показали, что понтон при пропуске
железнодорожного состава обладает требуемой плавучестью и остойчивостью.
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на решение логистических задач при возникновении чрезвычайных ситуаций и при ведении боевых действий.
Таким образом, устройство наплавного железнодорожного моста в совокупности с признаками формулы изобретения (сущностью изобретения) является новым для наплавных
мостовых сооружении, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования наплавных
железнодорожных мостов, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков е представляет никаких конструктивно-технических и
технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература:
1. Понтонный парк специальный ППС-84. Книга 1. Материальная часть парка. Москва. Воениздат.1990 г.
2. Наплавной железнодорожный мост НЖМ-56. Техническое описание и инструкция по монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации - М.: Воениздат, 1977.
3. Патент на изобретение RU 2158331 С1 от 17.04.2000, МПК E01D 15/14 - «Наплавной железнодорожный мост». – прототип.
6. Использование наплавного моста МЛЖ-ВФ-ВТ при ликвидации последствий кризисных ситуаций. - Киров, Издательство АНО ДПО «Межрегиональный центр инновационных
технологии в образовании», 2019.
Формула изобретения
1. Наплавной железнодорожный мост, по длине выполненный из переходных частей, речной части и береговых частей, включающий понтоны, скрепленные между собой в
продольном направлении сцепными устройствами и рельсами железнодорожной колеи, отличающийся тем, что в качестве понтонов речной и переходной части использованы
понтоны, собранные из бывших в употреблении железнодорожных цистерн, их рам и хомутов, рам фитинговых платформ, при этом цистерны закреплены к рамам цистерн
посредством хомутов на сварке с образованием секций, соединенных при помощи рам цистерн и рам фитинговых платформ на сварке в понтоны береговых и речной частей,
которые объединены в ленту посредством сплачивающих балок, рельс и сцепных устройств в виде автоматических сцепных устройств на рамах цистерн.
2. Наплавной железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что каждый из понтонов состоит из трех пар цистерн, объединенных сверху по длине моста при помощи пяти
рам цистерн и хомутов.
3. Наплавной железнодорожный мост по п. 2, отличающийся тем, что поверх пяти рам цистерн перпендикулярно расположению последних закреплены четыре рамы
фитинговых платформ, на которых сверху по длине моста установлены: по центру понтона рельсы для железнодорожного состава, а по краям понтона колеи из рельс для
колесного и гусеничного транспорта.
4. Наплавной железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что каждый из понтонов содержит по два элемента для обеспечения жесткости сопряжения смежных
понтонов, в виде пакета из металлических балок от рам фитинговых платформ, закрепленных кронштейнами и сдвигаемых лебедкой на соседний понтон, формируя, таким
образом, неразрезную ленту наплавного моста.
5. Наплавной железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элементов продольного закрепления моста использованы автоматические сцепные устройства,
имеющиеся на обеих сторонах пяти рам цистерн.
6. Наплавной железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что каждый из понтонов содержит перила, выполненные из лестниц железнодорожных цистерн.
7. Наплавной железнодорожный мост по п. 1, отличающийся тем, что в качестве береговой части использованы устроенные заблаговременно или вновь возведенные
временные причалы с инвентарными подходами и заблаговременно возведенными железнодорожными путями, собранными из списанных, бывших в употреблении,
железнодорожных рельсов и шпал.
Приложение к реферату КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ об
использовании комбинированных типовых структурных пространственных перекрестно - стержневых конструкций МАРХИ ПСПК МПК E01D 12/00 ( аналог № № 69 082, 68
528 )
Приложение к реферату КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ об
использовании комбинированных типовых структурных пространственных перекрестно - стержневых конструкций МАРХИ ПСПК МПК E01D 12/00 ( аналог № № 69 082, 68
528 )
Коваленко Александр Иванович : заместитель Президента организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ t8126947810@inbox.ru
(911) 175-84-65
Егорова Ольга Александровна зам Презид общ. орг "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ kart2202200786697605@gmail.com (981) 886-57-42
Уздин Александр Михайлович ПГУПС проф. дтн: 9111758465@bk.ru (981) 276-49-92
Богданова Ирина Александровна: заместитель Президента организации "Сейсмофод" при СПб ГАСУ 8126947810@rambler.ru (921) 962-67-78
Матвеев Владимир Владимирович заместитель Президента организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ 070355mvv@gmail.com (911) 19409-80
Романова Анна Анатольевна Начальник отдела аспирантуры asp@pgups.ru (812) 457-80-97 Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 7-402 karta2202200640855233@gmail.com
Андреева Елена Ивановна Заместитель президента организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ 8126947810@internet.ru (911) 175-84-65
Мажиев Хасан Нажоевич
Президент организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ E-Mail: sber2202200786697605@gmail.com (981) 886-57-42
Пояснительная записка к расчету упруго пластического сдвигаемого шарнира для сборно-разборного железнодорожного моста за 24 часа, (длина пролета - 30 метров,
ширина проезжей части 3.0 метра, грузоподъемность -65,0 тонны), с большими перемещениями на предельное равновесие и приспособляемость
Аннотация. В статье приведен краткий обзор характеристик существующих временных мостовых сооружений, история создания таких
мостов и обоснована необходимость проектирования универсальных быстровозводимых мостов построенных в штате Монтана через реку Суон
в США
Предпосылкой для необходимости проектирования новой временной мостовой конструкции послужили стихийные бедствия в ДНР, ЛНР
во время специальной военной операции на Украине в 20222012 г., где будут применены быстровозводимых сооружений, что могло бы
значительно увеличить шансы спасения человеческих жизней.
Разработанную, в том числе автором, новую конструкцию моста, можно монтировать со скорость не менее 25 метров в сутки без
применения тяжелой техники и кранов и доставлять в любой пострадавший район воздушным транспортом. Разрезные пролетные строения
могут достигать в длину от 3 до 60 метров, при этом габарит пролетного строения так же варьируется. Сечение моста подбирается оптимальным
из расчета нагрузка/количество металла.
Рис. 1. Пролетное строение из упруго пластинчатых
балок, через реку Суон, штат Монтана, США построенное в 2017 по изобретениям проф
дтн Уздина А.М
На настоящий момент построена экспериментальная модель моста в штате Минесота , через реку Суон. Американской стороной проведены всесторонние испытания,
показавшие высокую корреляцию с расчетными значениями (минимальный запас 4.91%). Мостовое сооружение не имеет аналогов на территории Российской Федерации.
На конструкцию армейского моста получен патенты №№ 1143895, 1168755, 1174616, 168076, 2010136746. Доработан авторами , в том числе авторами способ бескрановой
установки надстройки опор при строительстве временного железнодорожного моста № 180193 со сборкой на фланцевых фрикционно-подвижных соединениях проф дтн
А.М.Уздина для
сборно-разборного железнодорожного моста демпфирующего компенсатора гасителя динамических колебаний и
сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD ( согласно СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 сдвиговая с учетом действий
поперечных сил ) антисейсмическое фланцевое фрикционное соединение для сборно-разборного быстрособираемого
железнодорожного моста из стальных конструкций покрытий производственных здании пролетами 18, 24 и 30 м с применением
замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно» (серия 1.460.3-14 ГПИ «Ленпроект-стальконструкция» )
для системы несущих элементов и элементов проезжей части армейского сборно-разборного пролетного надвижного строения
железнодорожного моста, с быстросъемными упругопластичными компенсаторами, со сдвиговой фрикционно-демпфирующей
прочностью и предназначенные для сейсмоопасных районов с сейсмичностью до 9 баллов, серийный выпуск. В районах с
сейсмичностью более 9 баллов, необходимо использование демпфирующих компенсаторов с упругопластическими шарнирами на
фрикционно-подвижных соединениях, расположенных в длинных овальных отверстиях, с целью обеспечения многокаскадного
демпфирования при импульсных растягивающих и динамических нагрузках согласно изобретениям, патенты: №№ 1143895,
1174616, 1168755 (автор: проф. д.т.н. ПГУПС А.М.Уздин) , 2010136746 ,165076 , 2550777, с использованием сдвигового
демпфирующего гасителя сдвиговых напряжений , согласно заявки на изобретение «КОНСТРУКЦИЯ УЧАСТКА ПОСТОЯННОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА НЕРАЗРЕЗНОЙ СИСТЕМЫ, ВОССТАНОВЛЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ типовых структурных серии
1.460.3-14 ГПИ "Ленпроектстальконструкция", стальные конструкции покрытий производственных» № 2022111669 от 25.05.2022,
«Сборно-разборный железнодорожный мост» № 2022113052 от 27.05.2022, «Сборно-разборный универсальный мост» № 2022113510 от
21.06.2022, «Антисейсмический сдвиговой компенсатор для гашения колебаний пролетного строения моста» № 2022115073 от
02.06.2022 ФИПС : "Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений" заявка № 2022104632 от 21.02.2022 , вх
009751, "Фрикционно-демпфирующий компенсатор для трубопроводов" заявка № 2021134630 от 29.12.2021, "Термический компенсатор
гаситель температурных колебаний" Заявка № 2022102937 от 07.02.2022 , вх. 006318, "Термический компенсатор гаситель
температурных колебаний СПб ГАСУ № 20222102937 от 07 фев. 2022, вх 006318, «Огнестойкий компенсатор –гаситель
температурных колебаний»,-регистрационный 2022104623 от 21.02.2022, вх. 009751, "Фланцевое соединения растянутых элементов
трубопровода со скошенными торцами" № а 20210217 от 23 сентября 2021, Минск, "Спиральная сейсмоизолирующая опора с
упругими демпферами сухого трения" № а 20210051, "Компенсатор тов. Сталина для трубопроводов" № а 20210354 от 22 февраля
2022 Минск , заявка № 2018105803 от 27.02.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов"
№ а 20210354 от 22.02. 2022, Минск, "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопроводов №
2018105803 от 15.02.2018 ФИПС, для обеспечения сейсмостойкости сборно-разборных надвижных армейских быстровозводимых
мостов в сейсмоопасных районах в сейсмичностью более 9 баллов https://disk.yandex.ru/d/ctPqcuCLs1-9Sg
а)
б)
Рис. 3. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана, США
а)
б)
Ключевые слова:
Сборно-разборные мосты, временные мосты, быстровозводимые мосты, мостовые сооружения, мостовые конструкции,
реконструкция мостов.
В результате стихийных бедствий (наводнение, сход сели, землетрясение, техногенная катастрофа), военных или других чрезвычайных
ситуаций происходит разрушение мостов и путепроводов. Разрыв транспортных артерий существенно осложняет оказание помощи
пострадавшим местам. Максимально быстрое возобновление автомобильного и железнодорожного движения является одной из главных задач
восстановления жизнеобеспечения отрезанных стихией районов. Мостовой переход - это сложное инженерное сооружение, состоящее из
отдельных объектов (опор, пролетных строений, эстакад, подходных насыпей и т.д.), капитальный ремонт или новое строительство которых
может длится годы. Поэтому в экстренных случаях используют временные быстровозводимые конструкции, монтаж которых занимает всего
несколько суток, а иногда и часов. Последовательно рассмотрим существующие варианты восстановления мостового перехода.
В исключительных случаях, при возникновении чрезвычайной ситуации могут сооружать примитивные мосты, например, срубив дерево и
опрокинув его на другой берег. На рисунке 1. показан такой способ переправы, мост через реку Суон США , штат Монтана.
Примитивные мосты - это и подвесные мосты, сооруженные из подручных материалов. Сплетенные из лиан и других ползучих растений
веревки натягивают через ущелье, горный поток или овраг, пространство между ними застилают или досками.. Ненадежность конструкции,
низкая грузоподъёмность все это практически исключает примитивные мосты для серьезного использования при ликвидации последствий
стихийных бедствий.
Самым распространенным и самым быстрым способом устройства мостового перехода на сегодняшний день является наведение
понтонной переправы. Для её монтажа требуется доставить понтоны к месту строительства и спустить на воду, после чего происходит их
объединение. Плавучие элементы несут нагрузку за счет герметично устроенного корпуса.
Также возникают проблемы в организации такой переправы на быстротоках и мелководье. Для доставки и монтажа требуется мощная, как
правило, венная техника.
Дешевой и быстровозводимой разновидностью понтонных мостов через водную преграду являются понтонно-модульные платформы.
На каждой платформе предусмотрены специальные проушины, которые позволяют собирать конструкцию любого габарита и любой длины.
Существенный недостаток этих мостов - низкая грузоподъемность. Максимальная нагрузка на пластиковый модуль не превышает 400 кгс/м2.
Применение таких мостов оправдано для переправы людей в экстренных ситуациях, а так же для устройства причалов или плавучих ферм.
а)
б)
Рис. 3. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат Монтана, США
При сохранении опор возможно использование как временных, так и капитальных металлических и железобетонных пролетных строений.
Восстановление железнодорожных мостов возможно установкой новых капитальных пролетных строений из резерва мобилизационных
складов. Использование таких конструкций, естественно, являются самыми надежным способом восстановления транспортного сообщения.
Если же необходимо заново
сооружать опоры, то сначала производят изыскательные работы, выполняют расчет и конструирование, составляют проект строительства
моста и только после этого приступают к его монтажу что занимает, порой, несколько лет. Такое капитальное сооружение, в отличие от
временных, можно эксплуатировать в течение продолжительного промежутка времени тяжелой, в том числе перспективной нагрузкой. Однако,
применение этих мостов не может решить краткосрочные задачи, нацеленные на спасение людей.
Деревянные мосты, как правило, возводят из бруса или бревен, изготовленных из деревьев близлежащего к месту строительства лесного
массива. Преимущество таких мостов в их дешевизне и доступности материала: дерево - материал недорогой, легкий, прочный. Существуют
проекты мостов, разработанные под различные временные нагрузки (пешеходные, автомобильные, железнодорожные). Не редким случаем
является строительство деревянных переправ без проекта. На рисунке 4 показан автодорожный мост опоры и пролетные строения которого
выполнены из дерева. Все соединения элементов деревянных мостов выполняют "по месту", потому, повторное применение элементов такой
конструкции практически исключено . Трудоемкость возведения, ограниченность в длине пролетов (как правило, до 9 метров)
Существуют инвентарные конструкции
временных
металлических мостов. Самое распространенное такое решение - САРМ (средний автодорожный разборный мост), вид которого представлен на
рисунке 5.
Они состоят из готовых типовых элементов, которые хранятся на складе. Монтаж моста осуществляют как минимум двумя стреловыми
кранами и расчетом из 260
человек.
Основным
преимуществом САРМ является их широкое
распространение
и
наличие
на
базах
мобилизационного резерва [3]. Эти мосты
проектировались для решения тактических задач
в военных целях. Использование таких
конструкций для «гражданского» строительства
не всегда оправдано: например, строительство
переправы для обеспечения транспортного
сообщения
небольшой
грузоподъемности (пешеходные мосты, мосты
для легковых автомобилей и др.) влечет за собой
перерасход материала и дополнительные
расходы на СМР.
Рис.4. Пролетное строение из упруго пластинчатых балок, через реку Суон, штат
Монтана, США
Ряд интересных решений временных мостов был реализован в нескольких экземплярах. Например, монтаж понтонно-модульного моста,
приведенного на рисунке 6.а, требует применение вертолетов, а грузоподъемность такого моста не превышает 20 тонн. Монтаж тяжелого
механизированного моста, приведенного на рисунке 6.б, производят с рекордной скоростью до 42 метров в час. Длина моста неограниченна и
кратна 10.5 метрам, допустимая масса транспортного средства составляет 60 тонн. Такие мосты в первую очередь позиционируются как
военные, нацеленные на переправу транспорта и грузов в труднопроходимых условиях. Ограниченность применения таких мостов связана в
первую очередь с их высокой стоимостью.
В основном, существующие в Российской Федерации временные сборно-разборные мостовые переходы разработаны еще во времена
СССР и «морально» устарели. Их конструкции, как правило, не универсальны, т.е. неизменны по длине и величине пропускаемой нагрузки.
Максимальная длина одного балочного разрезного пролетного строения составляет 33 метра. Пролетное строение моста через реку Суон 60
метров в Монтане США . Это влечет необходимость устройства промежуточных опор при перекрытии широких препятствий, что не всегда
возможно и занимает дополнительное время. У всех рассмотренных сборно-разборных конструкций невозможна оптимизация сечений
элементов в зависимости от массы пропускаемой нагрузки. Единственным решением, которое смогло исключить этот недостаток, является
разрезное пролетное строение с двумя решетчатыми фермами (патент РФ №2010136746, 1143895, 1168755, 1174616, 2550777, 165076, ). В
конструкции этого моста имеется два варианта грузоподъемности: обычный и повышенный. Для монтажа практически всех без исключения
существующих решений временных сооружений необходимо применение тяжелой техники и большого числа монтажников. Соответственно,
даже при возможности быстрого монтажа самой конструкции, доставка в район постройки необходимой техники займет много времени. Целью
данного исследования является обеспечение возобновление пешеходного, автодорожного или железнодорожного движения в зоне стихийного
бедствия в кратчайшие сроки за счет применения при временном восстановлении мостовых сооружений универсальной, сборно-разборной
конструкции временного моста.
Из проведенных выше данных следует, что такая мостовая конструкция должна соответствовать следующим современным требованиям:
Максимальная длина пролетного строения не менее 60 метров, ширина 3,5 метра , однопутный , армейский для ДНР, ЛНР ;
Длина пролета должна быть переменной и кратной 3 метрам для случая его использования на сохранившихся опорах капитального
моста;
Максимальный вес любого элемента пролетного строения, не должен превышать одной тонны, что позволит ограничиться легким
крановым оборудованием;
Конструкция пролетного строения должна обеспечивать возможность изменять его геометрические характеристики, определяющие
его несущую способность, в зависимости от массы и габарита пропускаемой нагрузки;
Продолжительность монтажа пролетных строений для малых и средних мостов не должна превышать 2-3 суток, что соответствует
скорости его монтажа примерно 25 метров в сутки;
Конструкция должна обеспечивать многократность применения;
Время доставки конструкций моста в любую точку России не должно превышать одних суток.
С учетом всех вышеперечисленных требований, были разработаны конструкция и технология сооружения временного моста, названного
УЗДИН, по аналогу моста ТАЙПАН. Основная идея состоит в том, что мост собирают подобно конструктору из отдельных элементов (панель,
поперечная балка, ортотропная плита, опорная стойка) максимальной массой 800 кг и габаритом 3,00 х 1,50 х 0,12 м. Ортотропные плиты
проезда покрыты полимерным материалом, обеспечивающим надежное сцепление колес автомобиля с проезжей частью.
Сборка не требует применения спецтехники: собирается жесткий каркас посредством различных сборно-разборных соединений. При
отсутствии опор, либо при невозможности их устройства (в случае, когда необходим максимально быстрый монтаж конструкции), фундаментом
могут служить любые близлежащие бетонные блоки, при достаточности их размеров.
Отдельные конструктивные элементы пролетного строения и общий вид моста приведены на рисунке 7. На конструкцию моста получен
патент №137558, кл. E01D 15/133 от 20.02.2014 года. Применение коротких блоков позволяет получить мосты практически любой длины, как с
разрезными, так и неразрезными балочными пролетными строениями, рассчитанными на пропуск автомобильной нагрузки А11 и Н11 или
колонны танков массой до 70 тонн каждый. Промежуточные опоры собирают из тех же элементов, что и пролетное строение. В качестве
фундамента и устоев могут быть использованы любые бетонные блоки или бескрановая установка надстроечных опор по изобретению №
180193 .
-
Сборка пролетного строения происходит на берегу соединением элементов жесткого каркаса шплинтами, в необходимых случаях с
применением легкого кранового оборудования - автомобиля с гидроманипулятором (самопогрузчик). По предварительным оценкам скорость
монтажа составит не менее 25 метров в сутки. После сборки пролетного строения производят его надвижку в русло. При надвижке
необходимо использовать аванбек, который позволяет отказаться от противовеса. Надвижку осуществляет либо группа людей (например, рота
солдат), либо бульдозер, толкающий пролетное строение.
Предельные автомобильно-дорожные нагрузки А11 и Н11 (одиночная нагрузка 80 тонн: 4 оси по 20 тонн) . При тех же характеристиках,
грузоподъемность моста достаточна для пропуска колонны танков до 50 тонн каждый.
Все элементы моста типовые и схемы сооружений отличаются большим или меньшим их количеством. Основными несущими
элементами являются панели размером 3х1.5 метра, которые связывают между собой при помощи шарнирных соединений - пинов, а левый и
правый пояса моста объединяют поперечными балками. Таким образом, можно оптимизировать конструкцию исходя из заданых задач - длина
и грузоподъемность, тем самым обеспечив рациональную материалоемкость (меньше нагрузка - меньше металла).
Транспортировку элементов можно выполнять автомобилями или по железной дороге. Доставка конструкций моста в
труднодоступные районы может быть осуществлена по воздуху в контейнерах, так как это показано на рисунке 10.
ЛИТЕРАТУРА
-
ВСН 50-87. Инструкция по ремонту, содержанию и эксплуатации паромных переправ и наплавных мостов / М-во автомоб.
дорог РСФСР 1988. - 131 с;
Цвей И.И. Деревянные конструкции мостов; ВНИИНТПИ Госстроя России, 1991. - 44 с;
Кручинкин А.В. Сборно-разборные временные мосты. «Транспот». М., 1987 г, - 191с;
Беликов И.П., Бахтиаров И.П. Временные мосты / Транспортное строительство. 1989 г. № З , с 15-16;
Власов Г.М. Проектирование опор мостов. Новосибирск, 2004. - 332 с;
ВСН 136-78. Инструкция по проектированию вспомогательных сооружений и устройств для строительства мостов. - М.,
1978, - 206 с;
ГОСТ Р 52748-2007 Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. М., 2008. - 12 с;
-
Корнеев М.М. Стальные мосты. Теоретическое и практическое пособие по проектированию мостов. Том 1.Киев: Академпрес, 2010. - 532 с;
-
-
ОДМ 218.2.029 - 2013. Методические рекомендации по использованию комплекта среднего автодорожного разборного
моста (САРМ) на автомобильных дорогах в ходе капитального ремонта и реконструкции капитальных искусственных
сооружений. М. 2013. - 57 с ;
ОДМ 218.5.006-2008 Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и
технологий при содержании мостовых сооружений. М. 2008. - 22 с;
Патент на полезную модель от №137558 «Сборно-разборный универсальный мост» , кл. E01D 15/133 от 20.02.2014 г;
Рязанов Ю.С. Строительство мостов. Временные вспомогательные сооружения и устройства. Издательство ДВГУПС.
Хабаровск, 2005. - 153 с.
Селиверстов В. А. Методы определения рабочих уровней воды для проектирования временных и вспомогательных
сооружений в мостостроении. - М., 1999. - 209 с;
СП 48.13330.2011. Организация строительства. [Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004]. М. 2011. - 22 с;
-
СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. [Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*]. М. 2011. - 85 с;
-
СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. [Актуализированная редакция СНиП 2.05.0384*]. М. 2011 г. - 346 с.
-
-
Рецензент: доктор технических наук, профессор ПГУПС Темнов Владимир Григорьевич
E-Mail:tf6947810@outlook.com (921) 962-67-78
Егорова Ольга Александровна ктн доц. ПГУПС
E-Mail:9967982654@mail.ru (996) 798-26-54
About prerequisites creating new designs temporary bridges
ферменные bridges are effective and aesthetic variant for crossing highways. Their rather small weight in comparison with
пластинчато-балочными by systems does(makes) by their desirable alternative both from the point of view of economy of materials, and
from the point of view of constructibility. The prototype of the welded steel farm designed with a built - in concrete flooring, was offered as
potential alternative of the projects of the accelerated construction of bridges (ABC) in Montana. This system consists of a collapsible
welded steel farm, увенчанной by a concrete flooring, which can be отлит at a factory - manufacturer (for the projects ABC) or in field
conditions after installation (for the usual projects). To investigate the possible(probable) decisions усталостных of restrictions of some
welded connections of elements in these farms, were appreciated болтовые of connection between diagonal натяжными by elements both
top and bottom belts(zones) of a farm. In this research for the bridge with a steel farm fastened by bolts - by welding, were appreciated both
usual system of a flooring on a place, and accelerated system of a flooring of the bridge (отлитая for one whole with a farm). For exacter
account of distribution of loadings on a strip of movement and lorries on separate farms the 3D-model of final elements was used. The
elements of a farm and connection for both variants of a design were designed with use of loadings from combinations of loadings AASHTO
Strength I, Fatigue I and Service II. the comparison between two configurations of farms and length 205 ft was carried out(spent).
Пластинчатая the beam used in the earlier designed bridge through the river Суон. The estimations of materials and manufacturing show,
that cost of the traditional and accelerated methods of construction on 10 % and 26 % is less, accordingly, than at пластинчатых of beams
intended for a ferry through the river Суон.
Abstract: Steel
Keywords: collapsible bridges, prefabricated bridges, temporary bridges, prefabricated bridges, Taypan, bridge construction, bridge
construction, reconstruction of bridges.
REFERENCES
-
VSN 50-87. Instruktsiya po remontu, soderzhaniyu i ekspluatatsii paromnykh pereprav i naplavnykh mostov / M-vo avtomob. dorog
RSFSR 1988. - 131 s;
Tsvey I.I. Derevyannye konstruktsii mostov; VNIINTPI Gosstroya Rossii, 1991. - 44 s;
Kruchinkin A.V. Sborno-razbornye vremennye mosty. «Transpot». M., 1987 g, - 191s;
Belikov I.P., Bakhtiarov I.P. Vremennye mosty / Transportnoe stroitel'stvo.1989 g. № Z , s 15-16;
Vlasov G.M. Proektirovanie opor mostov. Novosibirsk, 2004. - 332 s;
VSN 136-78. Instruktsiya po proektirovaniyu vspomogatel'nykh sooruzheniy i ustroystv dlya stroitel'stva mostov. - M., 1978, - 206 s;
GOST R 52748-2007 Normativnye nagruzki, raschetnye skhemy nagruzheniya i gabarity priblizheniya. M., 2008. - 12 s;
-
Korneev M.M. Stal'nye mosty. Teoreticheskoe i prakticheskoe posobie po proektirovaniyu mostov. Tom 1.Kiev: Akadempres, 2010. - 532
s;
ODM 218.2.029 - 2013. Metodicheskie rekomendatsii po ispol'zovaniyu komplekta srednego avtodorozhnogo razbornogo mosta (SARM)
na avtomobil'nykh dorogakh v khode kapital'nogo remonta i rekonstruktsii kapital'nykh iskusstvennykh sooruzheniy. M. 2013. - 57 s ;
ODM 218.5.006-2008 Metodicheskie rekomendatsii po primeneniyu ekologicheski chistykh antigololednykh materialov i tekhnologiy pri
soderzhanii mostovykh sooruzheniy. M. 2008. - 22 s;
Patent na poleznuyu model' ot №137558 «Sbomo-razbomyy universal'nyy most» , kl. E01D 15/133 ot 20.02.2014 g;
Ryazanov Yu.S. Stroitel'stvo mostov. Vremennye vspomogatel'nye sooruzheniya i ustroystva. Izdatel'stvo DVGUPS. Khabarovsk, 2005. 153 s.
Seliverstov V. A. Metody opredeleniya rabochikh urovney vody dlya proektirovaniya vremennykh i vspomogatel'nykh sooruzheniy v
mostostroenii. - M., 1999. - 209 s;
SP 48.13330.2011. Organizatsiya stroitel'stva. [Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 12-01-2004]. M. 2011. - 22 s;
SP 20.13330.2011 Nagruzki i vozdeystviya. [Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.01.07-85*]. M. 2011. - 85 s;
SP 35.13330.2011 Mosty i truby. [Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.05.03-84*]. M. 2011 g. - 346 s.
Фигуры к заявке на изобретение полезная модель Фланцевое соединение растянутых элементов
трубопровода со скошенными торцами
Фиг 1 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 2 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 3 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 4 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 5 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 6 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 7 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 8 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 9 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 10 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 11 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 12 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 13 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 14 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 15 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фигуры к заявке на изобретение полезная модель Фланцевое соединение растянутых элементов
трубопровода со скошенными торцами
Фиг 1 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 2 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 3 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 4 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 5 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 6 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 7 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 8 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 9 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 10 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 11 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 12 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 13 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 14 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
Фиг 15 Фланцевое соединение растянутых элементов трубопровода со скошенными торцами
https://disk.yandex.ru/d/jsuUAp-0Un_GkA https://ppt-online.org/941232
https://ru.scribd.com/document/515600203/Ispolzovaniy-Gasiteley-Dinamicheskix-Kolebaniy-Obrusheniem-Pyatogo-Etaja-Obespecheniya-Seismostoykosti-351-Str
Более подробно об использовании демпфирующих сдвиговых
компенсаторов гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом
сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
для обеспечения сейсмостойкости на фрикционно-подвижных
соединениях сери ФПС-2015- Сейсмофонд, с использованием изобретения Андреева Борис Александровича №
165076 «Опора сейсмостойкая» и патента № 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений с
использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования
фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения сейсмической энергии» и патент № 154506 «Панель
противовзрывная» для демпфирующих сдвиговых компенсаторов для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
Более подробно ,смотрите внедренные изобртения организации "Сейсмофонд" при СПб ГАСУ ЯпоноАмериканской фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-FRICTION-DAMPERRBFD HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-FRICTION-DAMPER-RBFD
https://www.damptech.com/for-buildings-cover https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg
https://pdfs.semanticscholar.org/9e18/40d8ecd555c288babdf4f3272952788a7127.pdf
Фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) разработан и запроектирован амортизирующий демпфер, который совмещает преимущества вращательного
трения амортизируя с вертикальной поддержкой эластомерного подшипника в виде вставной резины, которая не долговечно и теряет свои свойства при контрастной
температуре , а сам резина крошится. Амортизирующий демпфер испытан фирмы RBFD Damptech , где резиновый сердечник, является пластическим шарниром,
трубчатого в вида
Seismic resistance GD Damper
https://www.youtube.com/watch?v=I4YOheI-HWk&t=5s
https://www.youtube.com/watch?v=CIZCbPInf5k
https://www.youtube.com/watch?v=ZRJcowT24I8&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=bFjGdgQz1iA
Seismic Friction Damper - Small Model
QuakeTek
https://www.youtube.com/watch?v=YwwyXw7TRhA
https://www.youtube.com/watch?v=ViGHmWVvEkU&t=2s
https://www.youtube.com/watch?v=oT4Ybharsxo
Earthquake Protection
Damper
https://www.youtube.com/watch?v=GOkJIhVNUrY&t=2s
Ingeniería Sísmica Básica explicada con marco didáctico QuakeTek
QuakeTek
https://www.youtube.com/channel/UCCGoRHfZQlJ8cwdGJxOQgLQ
https://www.youtube.com/watch?v=aSZa--SaRBY&t=2s
Friction damper for impact absorption
DamptechDK
https://www.youtube.com/watch?v=pkfnGJ6Q7Rw&t=5s
https://www.youtube.com/watch?v=EFdjTDlStGQ
https://www.youtube.com/watch?v=NRmHBla1m8A
ВСН 144-76
-----------------------------Минтрансстрой, МПС
ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ
БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ
Дата введения 1977-01-01
РАЗРАБОТАНА Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) - авторы К.П.Большаков, В.А.Зубков - и Научно-исследовательским институтом мостов
Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта (НИИмостов ЛИИЖТ) - авторы В.Н.Савельев, Р.Г.Хусид - взамен действовавших ранее "Указаний по применению высокопрочных
болтов в стальных конструкциях мостов" (ВСН 144-68) в отношении норм проектирования (в отношении норм и правил выполнения соединений на высокопрочных болтах ВСН 144-68 были ранее
заменены ВСН 163-69 - ”Инструкцией по технологии устройства соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов”) и п.7.24. ”Указаний по проектированию вспомогательных
сооружений и устройств для строительства мостов” (ВСН 136-67).
При разработке ВСН 144-76 был учтен отечественный и зарубежный опыт в области исследования, проектирования, строительства и эксплуатации пролетных строений с соединениями на
высокопрочных болтах и использованы результаты последних научно-исследовательских работ ЦНИИС и НИИмостов ЛИИЖТ по нормам вероятностного расчета фрикционных соединений (авторысоставители настоящей Инструкции), по клеефрикционным (М.Л.Лобков), фланцевым (В.Н.Савельев, А.А.Ровный) соединениям и фрикционным соединениям с консервацией контактных поверхностей
специальным грунтом (Б.П.Кругман, А.Н.Потапов) и др.
Инструкция разработана в развитие действующих нормативных документов по проектированию мостов. В Инструкции учтены требования действующих государственных и отраслевых стандартов.
ВНЕСЕНА ЦНИИС Минтрансстроя и НИИмостов ЛИИЖТ МПС
УТВЕРЖДЕНА распоряжением Минтрансстроя и МПС от 8 октября 1976 года N А-1470/П-30621
ВЗАМЕН ВСН 144-68 и п.7.24 ВСН 136-67
МИНИСТЕРСТВО РЕГИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СВОД ПРАВИЛ
СП 16.13330.2011
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Актуализированная редакция
СНиП II-23-81* Москва 2011
СП 16.13330.2011
14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением) СП 16.13330.2011
14.3.1 Фрикционные соединения, в которых усилия передаются через трение,
возникающее по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов вследствие
натяжения высокопрочных болтов, следует применять:
в конструкциях из стали с пределом текучести свыше 375 Н/мм2 и
непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные и другие динамические
нагрузки;
в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются повышенные
требования в отношении ограничения деформативности.
14.3.2 Во фрикционных соединениях следует применять болты, гайки и шайбы
согласно требованиям.
Болты следует размещать согласно требованиям таблицы 40.
14.3.3 Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой плоскостью
трения элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по
формуле
Qbh 
Rbh Abn 
h
,
(1)
где Rbh
– расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое
согласно требованиям;
Аbп – площадь сечения болта по резьбе, принимаемая согласно таблице Г.9
приложения Г;
μ – коэффициент трения, принимаемый по таблице 42;
γh – коэффициент, принимаемый по таблице 42.
14.3.4 При действии на фрикционное соединение силы N, вызывающей сдвиг
соединяемых элементов и проходящей через центр тяжести соединения, распределение
этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае количество
болтов в соединении следует определять по формуле
n
N
Qbh k  b  c
где Qbh
,
(2)
– расчетное усилие, определяемое по формуле Ошибка! Источник ссылки не найден.;
– количество плоскостей трения соединяемых элементов;
– коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 1;
– коэффициент условий работы фрикционного соединения, зависящий от
количества п болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным:
0,8 при п < 5;
0,9 при 5 ≤ п < 10;
1,0 при п ≥ 10.
14.3.5 При действии на фрикционное соединение момента или силы и момента,
вызывающих сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий между болтами
следует принимать согласно указаниям СП 16.13330.2011
Т а б л и ц а 42
k
γс
γb
Способ обработки (очистки)
соединяемых поверхностей
Коэффициент
трения μ
Коэффициент γh при контроле натяжения
болтов по моменту закручивания при разности номинальных
диаметров отверстий и болтов
δ, мм, при нагрузке
динамической δ = 3 – 6;
статической δ = 5 – 6
динамической δ = 1;
статической δ = 1 – 4
1 Дробемётный или
дробеструйный двух
поверхностей без
консервации
0,58
1,35
1,12
2 Газопламенный двух
поверхностей без
консервации
0,42
1,35
1,12
3 Стальными щетками
двух поверхностей без
консервации
0,35
1,35
1,17
4 Без обработки
0,25
1,70
1,30
Примечание
– При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки значения γh
следует умножать на 0,9.
2) Несущую способность по местной устойчивости сжатых пластин на участках между крепежными деталями следует определять
в соответствии с ТКП EN 1993-1-1, принимая расчетную длину равной 0,6р-|. Расчет на местную устойчивость не требуется, если
отношение p-i/f меньше 9в. Расстояние до края элемента поперек усилия не должно превышать значений для свободных свесов
сжатых элементов согласно ТКП EN 1993-1-1. Эти требования не распространяются на расстояния до края элемента вдоль усилия.
Крепежные изделия фрикционно-подвижных соединений и демпфирующих узлов крепления в виде болтовых соединений с
изолирующими трубами и амортизирующими элементами широк используются в США , Канаде на Алскинском нефтепроводе (
см Канадские изобретения ) для работы в сейсмоопасных районах с сейсмичностью до 9 баллов по шкале MSK-64),
серийный выпуск, закрепленных на основании фундамента с помощью фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и
демпфирующих узлов крепления (ДУК), выполненных согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250), п.10.3.2 и изобретениям
№№ 1143895,1174616, 1168755 SU, 4094111US, TW201400676
Наименование
Нормативная
изделия
документация
Шпилька
ГОСТ 9066-75
Шпилька
Шайба
Шайба
Болт
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
DIN 976-1
полнорезьбовая
Гайка
Применение
Для крепления
транспортировочных брусков
ГОСТ 9064-75
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
ГОСТ 9065-75
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
ГОСТ 6402-70
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
ГОСТ 7798-70
Фланцевое соединение по ГОСТ
12815-80
Заклёпка
Установка доборного элемента
вытяжная
Саморезы
Хомут
БОЛТЫ
Закрепления
металоосайдинга/сэндвича и
дополнительного оборудования к
блок – боксу
АТК-25.000.000
Фиксация трубопровода
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Выдержки из методики расчета фрикционно-подвижных соединений
контролируемых натяжением и растяжные соединения описаны в СП 16. 13330.2011 . Стальные
конструкции (СНиП II-23-81*) п.14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым
натяжением) и ТКП 45-05. 04-274-2012 (02250). Стальные конструкции (правила расчета). Минск. 2013
г.,п.10.3.2. Соединения, работающие на соединения.
СП 16.13330.2011
14.3 Фрикционные соединения (на болтах
с контролируемым натяжением)
14.3.1 Фрикционные соединения, в которых усилия передаются через трение,
возникающее по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов вследствие
натяжения высокопрочных болтов, следует применять:
в конструкциях из стали с пределом текучести свыше 375 Н/мм2 и
непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные и другие динамические
нагрузки;
в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются повышенные
требования в отношении ограничения деформативности.
14.3.2 Во фрикционных соединениях следует применять болты, гайки и шайбы
согласно требованиям 5.6.
Расчетную несущую способность фланцевого фрикционно -подвижного соединения (ФФПС) или фланцевого
демпфирующего узла крепления (ФДУК) демпфирующих сдвиговых компенсаторов для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с
учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
на сдвиг поверхностей трения, стянутых одним болтом с
предварительным натяжением классов прочности 8.8 и 10.9, следует определять по формуле
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
, (3.6)
где ks — принимается по таблице 3.6;
n — количество поверхностей трения соединяемых элементов;
m — коэффициент трения, принимаемый по результатам испытаний поверхностей, приведенных в ссылочных
стандартах группы 7 (см. 1.2.7), или в таблице 3.7.
(2) Для болтов классов прочности 8.8 и 10.9, соответствующих ссылочным стандартам группы 4 (см. 1.2.4) с
контролируемым натяжением, в соответствии со ссылочными стандартами группы 7
(см. 1.2.7), усилие предварительного натяжения Fp,C в формуле (3.6) следует принимать равным
(3.7)
Таблица 3.6 — Значения ks
Описание
ks
Болты, установленные в нормальные отверстия
1,0
Болты, установленные в отверстия с большим зазором или в короткие овальные отверстия при передаче
усилия перпендикулярно продольной оси отверстия
0,85
Болты, установленные в длинные овальные отверстия при передаче нагрузки перпендикулярно продольной
оси отверстия
0,7
Болты, установленные в короткие овальные отверстия при передаче нагрузки параллельно продольной оси
отверстия
0,76
Болты, установленные в длинные овальных отверстиях при передаче нагрузки параллельно продольной оси
отверстия
0,63
Таблица 3.7 — Значения коэффициента трения m для болтов с предварительным натяжением
Класс поверхностей трения (см. ссылочные стандарты группы 7 (см. 1.2.7))
Коэффициент
трения m
A
0,5
B
0,4
C
0,3
D
0,2
Примечание 1 — Требования к испытаниям и контролю приведены в ссылочных стандартах
группы 7 (см. 1.2.7). Примечание 2 — Классификация поверхностей трения при любом другом
способе обработки должна быть основана на результатах испытаний образцов поверхностей по
процедуре, изложенной в ссылочных стандартах группы 7 (см. 1.2.7). Примечание 3 —
Определения классов поверхностей трения приведены в ссылочных стандартах группы 7 (см.
1.2.7). Примечание 4 — При наличии окрашенной поверхности с течением времени может
произойти потеря предварительного натяжения.
Вместо упруго пластичного материала для внутренней трубы виброизолирующих материал гофрированные бы
или Виброфлекс а болт обматываетсмя медной мягкой лентой
См изобретение 2357146 F16L 25/02 Электроизолирующее фланцевое соединение Епишев А П , Клепцов И.П
Можно использовать в демпфирующем болтовом соединении используется с бронзовой гильзой (
втулкой ) или с демпфирующей обмоткой из бронзовой и свинцовой проволоки
В заключение необходимо сказать о соединении работающим на растяжение при контролируемом натяжении
может обеспечить не разрушаемость сухого или сварного стыка при импульсных растягивающих нагрузках и
многокаскадном демпфировании магистрального трубопровода
На практике советские и отечественные изобретения утекают за границу за бесценок , внедряются за рубежом
на аляскинском нефтепроводе в США, патентуются в Канаде, США
Узлы фрикционно -подвижных соединений работающих на растяжение по изобретению проф А.М.Уздина 1168755, 1174616, 1143895
При компьютерном моделировании в ПК SCAD использовалось изобретение СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ
ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ , патент № 2010 136 746
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (51) МПК 2010 136 746

E04C 2/00 (2006.01)
(12) ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства:Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013)
(21)(22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2 Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Адрес для переписки:
Гусев Михаил Владимирович (RU),
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО "Теплант" Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения № 2010 136 746
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение проема/проемов рассчитанной площади для снижения до
допустимой величины взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем, что в объеме
каждого проема организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей, ограниченных эластичным огнестойким материалом и установленных на
легкосбрасываемых фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и землетрясении, при этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во
всем объеме проема, а в момент взрыва и землетрясения под действием взрывного давления обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют
их выброс из проема и соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных,
скользящих соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм жесткости, состоящих из стальных регулируемых
натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности, позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия
115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению
конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая
распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя
разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального
и вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив
«сэндвич»-панель и создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо
при монтаже здания и сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются, проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК SCAD
7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном при
объектном строительном полигоне прямо на строительной площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем допустимые
расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»-панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные
при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике разработанной испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита и
безопасность городов».
(19)
2 148805 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(11)
2 148 805
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
 G01L 5/24 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 19.09.2011)
Пошлина:учтена за 3 год с 27.11.1999 по 26.11.2000
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.1997
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на
высокопрочных болтах. - М.: Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A, 30.01.83. EP 0170068 A'', 05.02.86.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(72) Автор(ы):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов В.В.(RU),
Хусид Р.Г.(RU),
Миролюбов Ю.П.(RU)
(73) Патентообладатель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРУЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и другим областям строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
В эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения. Предварительно ослабляют ее
затягивание. Замеряют при затягивании значение момента закручивания гайки в области упругих деформаций. Определяют приращение момента закручивания.
Приращение усилия натяжения болта определяют по рассчетной формуле. Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение
приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр. Технический результат заключается в возможности
проведения испытаний в конкретных условиях эксплуатации соединений для повышения точности результатов испытаний.
Изобретение относится к технике измерения коэффициента закручивания резьбового соединения, преимущественно высокопрочных болтов, и может быть
использовано в мостостроении и других отраслях строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
При проверке величины натяжения N болтов, преимущественно высокопрочных, как на стадии приемки выполненных работ (Инструкция по технологии устройства
соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов. ВСН 163-69. М. , 1970, с. 10-18. МПС СССР, Минтрансстрой СССР), так и в период обследования
конструкций (строительные нормы и правила СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. - М., Стройиздат, 1987, с. 25-27), используют
динамометрические ключи. Этими ключами измеряют момент закручивания Mз, которым затянуты гайки.
Основой этой методики измерений является исходная формула (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов. М.,Транспорт, 1971, с. 60-64):
Mз = Ndk,
где d - номинальный диаметр болта;
k - коэффициент закручивания, зависящий от условий трения в резьбе и под опорой гайки.
Измеряя тем или иным способом прикладываемый к гайке момент закручивания, рассчитывают при известном коэффициенте закручивания усилие натяжения болта
N.
Очевидно, что при достаточной точности регистрации моментов точность данной методики зависит от того, в какой мере действительные коэффициенты
закручивания k соответствуют расчетным величинам.
Методика обеспечивает необходимую точность проверки величины натяжения болтов, как правило, лишь на стадии приемки выполненных работ, поскольку
предусматриваемая технологией постановки болтов стабилизация коэффициента k кратковременна.
Значения k для болтов, находящихся в эксплуатируемых конструкциях, может изменяться в широких пределах, что вносит существенную неточность в результаты
измерений. По данным Чеснокова А.С. и Княжева А.Ф. ("Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах". М., Стройиздат, 1974, табл. 17, с. 73) коэффициент
закручивания зависит от качества смазки резьбы и может изменяться в пределах 0,12-0,264. Таким образом измеренные усилия в болтах с помощью
динамометрических ключей могут отличаться от фактических значений более чем в 2 раза.
Известен более прогрессивный способ непосредственного измерения усилий в болтах, где величина коэффициента k не оказывает влияния на результаты измерений.
Способ реализован с помощью устройства (А.св. N 1139984 (СССР). Устройство для контроля усилий затяжки резьбовых соединений (Бокатов В.И., Вишневский И.И.,
Рабер Л.М., Голиков С.П. - Заявл. 08.12.83, N 3670879), опыт применения которого выявил его надежную работу в случае сравнительно непродолжительного (до пяти
лет) срока эксплуатации конструкций. При более длительном сроке эксплуатации срабатывание предусмотренных конструкцией устройства пружин происходит
недостаточно четко, поскольку с течением времени неподвижный контакт резьбовой пары приводит к увеличению коэффициента трения покоя. Этот коэффициент
иногда достигает таких величин, что величина момента сил трения в резьбе превосходит величину крутящего момента, создаваемого преднапряженными пружинами.
Естественно в этих условиях пружины срабатывать не могут.
Существенно ограничивает применение устройства необходимость свободно выступающей над гайкой резьбы болта не менее, чем на 20 мм. Наличие таких болтов в
узлах и прикреплениях должно специально предусматриваться.
В целом независимо от способа измерения усилий в болтах, в случае выявления недостаточного их натяжения необходимо назначить величину момента закручивания
для подтяжки болтов. Для назначения этого момента необходимы знания фактического значения коэффициента закручивания k.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является способ измерения коэффициента закручивания болтов с учетом влияния
времени, аналогичному влиянию качества изготовления болтов (Чесноков А. С. , Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.,
Стройиздат, 1974, с. 73, последний абзац).
Способ состоит в раскручивании гайки и извлечении болта из конструкции, определении коэффициента ki в лабораторных условиях (см. тот же источник, с. 74-77)
путем одновременного обеспечения и контроля заданного усилия N и прикладываемого к гайке момента M.
Очевидно, что столь трудоемкий способ не может быть широко использован, поскольку для статистической оценки необходимо произвести испытания нескольких
десятков или даже сотен болтов. Кроме того, при извлечении болта из конструкции резьбу гайки прогоняют по окрашенной или загрязненной резьбе болта, а
испытания в лабораторных условиях производят, как правило, не на том участке резьбы, на котором болт быть сопряжен с гайкой в пакете. Все это ставит под
сомнение достоверность результата испытаний.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания. Затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота в области упругих
деформаций производят с замером значения момента закручивания гайки и определяют приращение момента закручивания. При этом приращение усилия
натяжения болта определяют по формуле
ΔN = Ai/A22•ai/a22•α
i
/60o(170-0,96δ), кH, (1)
где A, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
o
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
Такой способ позволяет в отличие от прототипа проводить испытания болтов в эксплуатируемом соединении и повысить точность определения величины
коэффициента закручивания за счет исключения необходимости прогона резьбы гайки по окрашенной или загрязненной резьбе болта. Кроме того, в отличие от
прототипа испытания проводят на том же участке резьбы, на котором болт сопряжен с гайкой постоянно. Способ осуществляется следующим образом:
- с помощью динамометрического ключа измеряют момент закручивания гайки испытуемого болта - Mз;
- производят ослабление затягивания гайки испытуемого болта до момента (0,1 . . . 0,2) Mз и измеряют фактическую величину этого момента (исходное положение) Mн;
- наносят, например, мелом, метки на двух точках гайки и соответственно на пакете. Угол между метками соответствует заданному углу поворота гайки; как правило,
этот угол составляет 60o.
- поворачивают гайку на заданный угол αo и измеряют величину момента закручивания гайки по достижении этого угла - Mк.
- вычисляют приращение момента закручивания
ΔM = Mк-Mн, Hм;
- определяют соответствующее повороту гайки на угол αo приращение усилия натяжения болта ΔN по эмпирической формуле (1);
- производят вычисление коэффициента закручивания k болта диаметром d:
k = ΔM/ΔNd.
Формула для определения ΔN получена в результате анализа специально проведенных экспериментов, состоящих в исследовании влияния толщины пакета и
уточнении влияния толщины и количества деталей, составляющих пакет эксплуатируемого соединения, на стабильность приращения усилия натяжения болтов при
повороте гайки на угол 60o от исходного положения.
Поворот гайки на 60o соответствует середине области упругих деформаций болта (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов - М., Транспорт, 1974, с.
65-68). В пределах этой области, равному приращению угла поворота гайки, соответствует равное приращение усилий натяжения болта. Величина этого приращения в
плотно стянутом болтами пакете, при постоянном диаметре болта зависит от толщины этого пакета. Следовательно, поворот гайки на определенный угол в области
упругих деформаций идентичен созданию в болте заданного натяжения. Этот эффект явился основой предложенного способа определения коэффициента
закручивания.
Угол поворота гайки 60o технологически удобен, поскольку он соответствует перемещению гайки на одну грань. Погрешность системы определения коэффициента
закручивания, характеризуемая как погрешностью выполнения отдельных операций, так и погрешностью регистрации требуемых параметров, составляет около ± 8%
(см. Акт испытаний).
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента закручивания резьбовых соединений дает возможность проводить испытания в конкретных
условиях эксплуатации соединений, что повышает точность полученных результатов испытаний.
Полученные с помощью предложенного способа значения коэффициента закручивания могут быть использованы как при определении усилий натяжения болтов в
период обследования конструкций, так при назначении величины момента для подтяжки болтов, в которых по результатам обследования выявлено недостаточное
натяжение.
Эффект состоит в повышении эксплуатационной надежности конструкций различного назначения.
Формула изобретения
Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения, заключающийся в измерении параметров затяжки соединения, по которым вычисляют
коэффициент закручивания, отличающийся тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания, с замером значения момента закручивания гайки в области упругих
деформаций и определяют приращение момента закручивания, при этом приращение усилия натяжения болта определяют по формуле
где Ai, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм,
а коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
2413098 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 413 098
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
 F16B 31/02 (2006.01)
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
 G01N 3/00 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.08.2017)
Пошлина:учтена за 7 год с 20.11.2015 по 19.11.2016
(21)(22) Заявка: 2009142477/11, 19.11.2009
(72) Автор(ы):
Кунин Симон Соломонович (RU),
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.11.2009
Приоритет(ы):
Хусид Раиса Григорьевна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ИНЖИНИРИНГОВАЯ ФИРМА "ПАРТНЁР" (RU)
(22) Дата подачи заявки: 19.11.2009
(45) Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1753341 A1, 07.08.1992. SU
1735631 A1, 23.05.1992. JP 2008151330 A, 03.07.2008. WO 2006028177 A1, 16.03.2006.
Адрес для переписки:
197374, Санкт-Петербург, ул. Беговая, 5, корп.2, кв.229, М.И. Лифсону
(54) СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ С ВЫСОКОПРОЧНЫМИ БОЛТАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами. Способ обеспечения несущей
способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами включает приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент
металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых, предварительно обработанные по проектной технологии, соединяют
высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции 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. В качестве показателя сравнения используют
проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта. 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. В результате повышается надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами, но может быть использовано для
определения фактического напряженно-деформированного состояния болтовых соединений в различных конструкциях, в частности стальных мостовых конструкциях,
как находящихся в эксплуатации, так и при подготовке отдельных узлов к монтажу.
Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки (неразъемные), а также с помощью болтовых фрикционных соединений, в которых
передача усилия обжатия соединяемых элементов высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям усилием обжатия
болтов до 22 т и выше.
Расчетное предельное состояние фрикционного соединения характеризуется наступлением общего сдвига по среднему ряду болтов. Сдвигающее усилие, отнесенное
к одному высокопрочному болту и одной плоскости трения, определяют по формуле:
где k - обобщенный коэффициент однородности, включающий также коэффициент работы мостов m1=0,9; m2 - коэффициент условий
работы соединения; Рн - нормативное усилие натяжения болта; fн - нормативный коэффициент трения.
В настоящее время основным нормативными показателями несущей способности фрикционных соединений с высокопрочными болтами, которые отражаются в
проектной документации, являются усилие натяжения болта и нормативный коэффициент трения, с учетом условий работы фрикционного соединения. Нормативное
усилие натяжения болтов назначается с учетом механических характеристик материала и его определяют по формуле:
, где Р - усилие натяжения
болта (кН); М - крутящий момент, приложенный к гайке для натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); d - диаметр болта (мм); k - коэффициент,
который должен быть в пределах 0,17-0,22 при коэффициенте трения (f≥0,55).
Как на стадии сборки соединений, так и в случае проведения ремонтных работ с разборкой ранее выполненных соединений важными являются вопросы оценки
коэффициентов трения по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов. Этот вопрос приобретает особую актуальность в случае сочетания металлических
поверхностей, находящихся в эксплуатации с новыми элементами, а также для оценки возможности повторного использования высокопрочных болтов. В качестве
нормативного коэффициента трения принимается среднестатистическое значение, определенное по возможно большему объему экспериментального материала
раздельно для различных методов подготовки контактных поверхностей.
Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость контактных соединений выполняется при коэффициенте трения
поверхностей f≥0,55. Это значение можно принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному значению Ктр. для
монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно перед сборкой абразивно-струйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5
и шероховатостью Rz≥40 мкм. Сдвигающие усилия определяют обычно по показаниям испытательного пресса, а обжимающие - по суммарному усилию натяжения
болтов. Отклонение усилия натяжения и возможные их изменения при эксплуатации могут приводить к тем или иным неточностям в определении коэффициентов
трения.
Частично, указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и обеспечения требуемой величины f≥0,55 решена применением
разработанного НПЦ Мостов съемного покрытия «Контакт» (патент РФ №2344149 на изобретение «Антикоррозионное покрытие и способ его нанесения», которое
обеспечивает временную защиту от коррозии отдробеструенных в условиях завода колотой стальной дробью контактных поверхностей мостовых пролетных
конструкций на период их транспортировки и хранения в течение 1-1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте). Непосредственно перед монтажом
покрытие «Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко снимается «чулком» с контактных поверхностей, после чего сборка конструкций может
производиться без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.
Однако в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с пролетными строениями осуществляется с помощью захватов,
фиксируемых в отверстиях контактных поверхностей, временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На строительном объекте
приходится производить повторную абразивно-струйную обработку присоединительных поверхностей, т.к. они после длительной эксплуатации на открытом воздухе
обильно покрыты продуктами ржавления. Выполнение дополнительной очистки значительно увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях
открытой атмосферы и удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые показатели очистки металла труднодостижимы, что, в
конечном счете, вызывает снижение фрикционных показателей, соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а следовательно, приводят к
снижению качества монтажных работ.
Эксплуатация мостовых конструкций, срок службы которых составляет 80-100 лет, подразумевает постоянное воздействие на контактные соединения климатических
факторов, соответствующих в пределах Российской Федерации умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых нагрузок от транспорта,
движущегося по мостам, поэтому со временем требуется замена узлов металлоконструкции. Более того, в настоящее время обработка металлических поверхностей
металлоконструкций осуществляется в заводских условиях, и при поставке их указываются сведения об условиях обработки поверхности, усилие натяжения
высокопрочных болтов и т.п.
Однако момент поставки и монтаж металлоконструкции может разделять большой временной период, поэтому возникает необходимость проверки фактической
надежности работы фрикционного соединения с высокопрочными болтами перед монтажом, для обеспечения надежности при их эксплуатации, причем возможность
проверки предусмотрена условиями поставки посредством приложения тестовых пластин
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы в целом свидетельствует о необходимости совершенствования диагностической и
инструментальной базы, способствующей повышению эффективности реновационных и ремонтных работ конструкций различного назначения.
Качество фрикционных соединений на высокопрочных болтах, в конечном итоге, характеризуется отсутствием сдвигов соединяемых элементов при восприятии
внешней нагрузки как на срез, так и растяжение. Сопротивление сдвигу во фрикционных соединениях можно определять по формуле:
где
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Yb - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества (n) болтов, необходимых
для восприятия расчетного усилия; Abn - площадь поперечного сечения болта; f - коэффициент трения по соприкасающимся поверхностям соединенных элементов; Yh коэффициент надежности, зависящий от способа натяжения болтов, коэффициента трения f, разницы между диаметрами отверстий и болтов, характера действующей
нагрузки (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.8-10).
Известен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения (патент РФ №2148805, G01L 5/24, опубл. 10.05.2000 г.), заключающийся в
отношении измеряемого момента закручивания гайки к произведению определяемого усилия натяжения болта на его диаметр. Измерения проводят без извлечения
болта из конструкций, путем затягивания гайки на контролируемую величину угла ее поворота от исходного положения с замером значения момента закручивания в
области упругих деформаций и определения приращения момента затяжки. Приращение усилия натяжения болта определяют по формуле (4):
где
А, А22 - площади поперечного сечения, мм2; a, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм2; αi - угол поворота гайки от исходного положения; σ толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Следует отметить, что измерение значения момента закручивания гайки производятся с неизвестными коэффициентами трения контактных поверхностей и
коэффициентом закручивания, т.к. затягивание гайки на заданную величину поворота (α=60°) от исходного положения производят после предварительного ее
ослабления, поэтому он может отличаться от расчетного (нормативного), что не позволяет определить фактические значения усилий в болтах как при затяжке, так и
при эксплуатационных нагрузках. Невозможность точной оценки усилий приводит к необходимости выбора болтов и их количества на основании так называемого
расчета в запас.
В процессе патентного поиска выявлено много устройств, реализующих измерение усилия сдвига (силы трения покоя), например (патенты РФ №2116614, 2155942 и
др.). В них усилие в момент сдвига фиксируется с помощью электрического сигнала или заранее оттарированной шкалы динамометрического ключа, но точность
измерения и область возможного применения их ограничена, т.к. не позволяет реализовать как при сборочном монтаже металлоконструкций, так и в процессе их
эксплуатации с целью проведения восстановительного ремонта.
Известен способ определения деформации болтового соединения, который заключается в том, что две пластины 1 и 2 устанавливают на накладке 3, скрепляют
пластины 1 и 2 с накладкой 3 болтами 4 и 5, расположенными на одной оси, к пластинам 1 и 2 прикладывают усилие нагружения и определяют величину смещения
между ними. О деформации судят по отношению между величиной смещения между пластинами 1 и 2 и приращением усилия нагружения, при этом величину
смещения определяют между пластинами 1 и 2 вдоль оси, на которой расположены болты 4 и 5 (Патент №1753341, опубл. 07.08. 1992 г.). На практике этого может и
не быть, если болты, например, расположены несимметрично по отношению к направлению действия продольной силы N, в силу чего часть контактных площадей
будет напряжена интенсивнее других. Поэтому сдвиг в них может произойти раньше, чем в менее напряженных. В итоге, это может привести к более раннему
разрушению всего соединения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ определения несущей способности фрикционного соединения с
высокопрочными болтами (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.35-36). Сущность способа
заключается в определении усилия сдвига посредством образцов-свидетелей, который заключается в том, что образцы изготавливают из стали, применяемых и
собираемых конструкциях. Контактные поверхности обрабатывают по технологии, принятой в проекте конструкций. Образец состоит из основного элемента и двух
накладок, скрепленных высокопрочным болтом с шайбами и гайкой. Сдвигающие или растягивающие усилия испытательной машины определяют по показаниям
прибора. Затем определяют коэффициент трения, который сравнивают с нормативным значением и в зависимости от величины отклонения осуществляют меры по
повышению надежности работы металлоконструкции, в основном, путем повышения коэффициента трения.
К недостаткам способа относится то, что отклонение усилий натяжения и возможные их изменения в процессе нагружения образцов могут приводить к тем или иным
неточностям в определении коэффициента трения, т.к. коэффициент трения может меняться и по другим причинам как климатического, так и эксплуатационного
характера. Кроме того, неизвестно при каком коэффициенте «k» определялось расчетное усилие натяжения болтов, поэтому фактическое усилие сдвига нельзя с
достаточной точностью коррелировать с усилием натяжения. Следует отметить, что в качестве сдвигающего устройства применяются специальные средства (пресса,
испытательные машины), которых на объекте монтажа или сборки металлоконструкции может не быть, поэтому желательно применить более точное и надежное
устройство для определения усилия сдвига.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными
болтами, устраняющего недостатки, присущие прототипу и позволяющие повысить надежность монтажа и эксплуатации металлоконструкций с высокопрочными
болтами.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами,
включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего основной элемент металлоконструкции и накладку, контактирующие поверхности которых
предварительно обработаны по проектной технологии, соединяют их высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта,
устанавливают 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, в зависимости от величины отклонения осуществляют необходимые действия, внесены изменения, а
именно:
- в качестве показателя сравнения используют расчетное усилие натяжения, высокопрочного болта, полученное при заданном (проектном) значении величины k;
- в качестве устройства для определения усилия сдвига на образце-свидетеле используют устройство, защищенное патентом РФ №88082 на полезную модель,
обладающее рядом преимуществ и обеспечивающее достоверность и точность измерения усилия сдвига.
В зависимости от отклонения отношения между усилием сдвига и усилием натяжения высокопрочного болта от оптимального значения, для обеспечения надежности
работы фрикционного соединения металлоконструкции при монтаже ее изменяют натяжение болта и/или проводят дополнительную обработку контактирующих
поверхностей.
В качестве показателя сравнения выбрано усилие натяжения болта, т.к. в процессе проведенных исследований установлено, что оптимальным отношением усилия
сдвига к усилию натяжения болта равно 0,56-0,60.
Учитывая то, что при проектировании предусмотрена возможность увеличения усилия закручивания высокопрочных болтов на 10-20%, то это действие позволяет
увеличить сопротивление сдвигу, если отношение усилия сдвига к усилию натяжения болта отличается от оптимального в пределах 0,50-0,54. Если же это отношение
меньше 0,5, то кроме увеличения усилия натяжения высокопрочного болта необходимо проведение дополнительной обработки контактирующих поверхностей, т.к.
при значительном увеличении момента закручивания можно сорвать резьбу, поэтому увеличивают коэффициент трения. Если же величина отношения усилия сдвига
к усилию натяжения более 0,60, это означает, что усилие натяжения превышает нормативную величину, и для надежности металлоконструкции натяжение можно
ослабить, чтобы не сорвать резьбу.
Использование вышеуказанного устройства для определения усилия сдвига обусловлено тем, что оно является переносным и обладает рядом преимуществ перед
известными устройствами. Оно содержит неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, имеющего отверстие под
нагрузочный болт, оснащенный силоизмерительным устройством, причем неподвижная деталь выполнена из двух стоек, торцевые поверхности которых скреплены
фигурной планкой, каждая из стоек снабжена отверстиями под болтовое соединение для крепления к металлоконструкции, а также отверстием для вала, на котором
закреплен рычаг, с возможностью соединения его с фигурной планкой, а между выступом рычага и сдвигаемой деталью металлоконструкции установлен
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала. В качестве силоизмерительного устройства используется динамометрический ключ с
предварительно оттарированной шкалой для фиксации момента затяжки.
Ниже приводится реализация предлагаемого способа обеспечения несущей способности металлоконструкции на примере мостового пролета.
На чертеже приведена основная часть устройства и образец-свидетель.
Устройство состоит: из корпуса 1, рычага 2, насаженного на вал 3, динамометричесого ключа 4, снабженного шкалой 5 и накидной головкой 6, болтовое соединение,
состоящее из болта 7 и гайки 8, плавающий сухарик 9, выполненный из закаленной стали, образец-свидетель состоит из металлической накладки 10, пластины 11
обследуемой металлоконструкции, соединенные между собой высокопрочным болтовым соединением 12, а также болтовое соединение 13, предназначенное для
крепление корпуса измерительного устройства к неподвижной металлической пластине 11.
Способ реализуется в следующей последовательности. Собирается образец-свидетель путем соединения тестовой накладки 10 с пластиной металлоконструкции 11,
если производится ремонт на обследуемом объекте, причем контактирующая поверхность пластины обрабатывается дробепескоструйным способом, чтобы
обеспечить нормативный коэффициент трения f>0,55 или, если же осуществляется заводская поставка перед монтажом, то берут две тестовых накладки,
контактирующие поверхности которых уже обработаны в заводских условиях. Соединение пластин 10, 11 осуществляют высокопрочным болтом и гайкой с
применением шайб. Усилие натяжения высокопрочного болта должна соответствовать проектной величине. Расчетный момент закручивания определяют по формуле
2. Затем на неподвижную пластину 11 устанавливают устройство для определения усилия сдвига путем закрепления корпуса 1, болтовым соединением 12 (болт,
гайка, шайбы) таким образом, чтобы сухарик 9 соприкасался с накладкой 10 и рычагом 2, размещенным на валу 3. Далее, динамометрический ключ 4, снабженный
оттарированной шкалой 5, посредством сменной головки 6 надевается на болт 7. Устройство готово к работе.
Вращением динамометрического ключа 4 осуществляют нагрузку на болт 7. Усилие натяжения болта через рычаг 5 передается на сухарик 9, который воздействует на
сдвигаемую деталь 10 (тестовая пластина). Момент закручивания болта 7 фиксируется на шкале 5 динамометрического ключа 4. В момент сдвига детали 10 фиксируют
полученную величину. Это усилие и является усилием сдвига (силой трения покоя). Сравнивают полученную величину момента сдвига (Мсд) с расчетной величиной моментом закручивания болта (Мр). В зависимости от величины Мсд/Мз производят действия по обеспечению надежности монтажа конкретной металлоконструкции,
а именно:
- при отношении Мсд/Мз=0,54-0,60, т.е. соответствует или близко к оптимальному значению, корректировку в технологию монтажа не вносят;
- при отношении Мсд/Мз=0,50-0,53, то при монтаже металлоконструкции увеличивают усилие натяжения высокопрочного болтов примерно на 10-15%;
- при отношении Мсд/Мз<0,50 необходимо кроме увеличения усилия натяжения высокопрочных болтов при монтаже металлоконструкции дополнительно обработать
контактирующие поверхности поставленных заводом деталей металлоконструкции дробепескоструйным методом.
При отношении Мсд/Мз>0,60, целесообразно уменьшить усилие натяжения болта, т.к. возможно преждевременная порча резьбы из-за перегрузки.
Все эти действия позволят повысить надежность эксплуатации смонтированной металлоконструкции.
Преимуществом предложенного способа обеспечения несущей способности металлоконструкций заключается в его универсальности, т.к. его можно использовать для
любых болтовых соединений на высокопрочных болтах независимо от сложности конструкции, диаметров крепежных болтов и методов обработки соприкасающихся
поверхностей, причем т.к. измерение усилия сдвига на обследуемой конструкции и образце производятся устройством при сопоставимых условиях, оценка несущей
способности является наиболее достоверной.
В настоящее время предлагаемый способ прошел испытания на нескольких строительных площадках и выданы рекомендации к его применению в отрасли.
Формула изобретения
1. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами, включающий приготовление образцасвидетеля, содержащего элемент металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых предварительно обработаны по проектной
технологии, соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции
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, отличающийся тем, что
в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта, 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.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения высокопрочного болта в диапазоне 0,54-0,60 корректировку
технологии монтажа 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 металлоконструкции.
2472981 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
2 472 981
(13)
C1
(51) МПК

F16B 5/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.03.2017)
Пошлина:учтена за 5 год с 18.06.2015 по 17.06.2016
(21)(22) Заявка: 2011125214/12, 17.06.2011
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
17.06.2011
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Андрейченко Игорь Леонардович (RU),
Полатиди Людмила Борисовна (RU),
Бурцева Ирина Валерьевна (RU),
Бугреева Светлана Ильинична (RU),
Красинский Леонид Григорьевич (RU),
(22) Дата подачи заявки: 17.06.2011
Миллер Олег Григорьевич (RU),
Шумягин Николай Николаевич (RU)
(45) Опубликовано: 20.01.2013 Бюл. № 2
(73) Патентообладатель(и):
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 176199 A1, 15.09.1992. SU 1751463 A1, 30.07.1992. RU 2263828 Открытое акционерное общество
C1, 10.11.2005. WO 2004/099632 A1, 18.11.2004. DE 202004012044 U1, 19.05.2005.
"Авиадвигатель" (RU)
Адрес для переписки:
614990, г.Пермь, ГСП, Комсомольский пр-кт, 93, ОАО "Авиадвигатель", отдел защиты интеллектуальной собственности
(54) БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения и может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора
газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по
окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами. Каждое
отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении. При этом b/a=1,361,5; с>(2,5-3)×b, где а - размер сечения втулки в радиальном направлении; b - размер сечения втулки в окружном направлении; с - длина окружности между
центральными отверстиями соседних втулок. Обеспечивается повышение циклического ресурса и надежности болтового соединения вращающихся деталей при
высоких параметрах работы путем разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения, может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора
газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения.
Известно болтовое соединение, включающее цилиндрическую разгрузочную втулку с круглым сечением, которую используют для центровки и разгрузки болта,
снижения напряжений среза в самом болте и исключения сдвиговых деформаций в соединяемых деталях (Атлас. Детали машин. В.Н.Быков, С.П.Фадеев, Издательство
«Высшая школа», 1969 г., с.83, рис.3.4). При вращении деталей в районе отверстий под болты возникают напряжения. Наличие концентратора напряжения,
повышающего уровень действующих напряжений в 3-4 раза, является основным недостатком такой конструкции, снижающим циклическую долговечность и ресурс
деталей.
В авиадвигателестроении широко применяется соединение деталей с помощью стяжных болтов. Отверстия под болты, являющиеся концентраторами напряжений,
могут быть расположены в полотне дисков и на выносных фланцах деталей. Выносные фланцы применяют для удаления концентратора в виде отверстия из полотна
диска.
Наличие концентратора напряжений - круглого отверстия под болт, которое повышает уровень действующих напряжений в 3-4 раза и снижает ресурс деталей,
является основным недостатком такой конструкции.
Практически эта проблема решается путем выполнения выкружек типа «короны» во фланцах, что обеспечивает достаточную разгрузку отверстий. Эффективность
подобной доработки деталей подтверждена испытаниями и широко используется, например, во фланцах под балансировочные грузики лабиринтов диска 13-ой
ступени ротора компрессора высокого давления (КВД) двигателей ПС-90А, ПС-90А2 (А.А.Иноземцев, М.А.Нихамкин, В.Л.Сандрацкий. Основы конструирования
авиационных двигателей и энергетических установок, том 4,стр.109).
Наиболее близким к заявляемой конструкции соединения является узел соединения, включающий пакет деталей, цилиндрическую втулку и болт с гайкой. В деталях
выполнены круглые отверстия (Патент РФ №2263828, F16B 5/02, 2005 г.).
Недостатком известного узла является круглая форма отверстий под втулку, вызывающая повышенные напряжения в болте и в соединяемых деталях, снижающие
циклический ресурс и надежность болтового соединения при вращении деталей.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении циклического ресурса и надежности болтового соединения вращающихся деталей при
высоких параметрах работы путем разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях.
Сущность изобретения заключается в том, что в болтовом соединении вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по окружности отверстиями,
внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами, согласно п.1 формулы изобретения,
каждое отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом
b/а=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
Кроме того по п.2 формулы для обеспечения изолированности полостей ступеней компрессора и сохранения необходимой площади контакта между деталями и
болтом необходимо соблюдать следующее соотношение:
(a-d)/2>1,4 мм,
где d - диаметр отверстия втулки под болт.
Конфигурация втулки и размеры отверстия под нее выбраны на оснований анализа геометрии дисков и расчетов напряженно-деформированного состояния.
Было обнаружено, что выполнение отверстий овальной формы, вытянутых в окружном направлении, и выполнение втулки с соответствующим овальным при
соотношениях:
b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
позволяет эффективно разгружать зоны концентрации напряжений и повышать расчетные значения циклического ресурса деталей, оцененного по условной кривой
малоцикловой усталости для дисковых сплавов (Технический отчет №12045, М., ЦИАМ, 1993. Развитие методики управления ресурсами авиационного ГТД с целью
повышения прочностной надежности, увеличения ресурсов и сокращения затрат при ресурсных испытаниях (применительно к двигателю ПС-90А и его
модификациям)).
Втулки с овальным сечением выполняют в заявляемой конструкции следующие функции:
- обеспечивают фиксацию деталей относительно друг друга;
- сохраняют необходимую площадь контакта между фланцами и стандартным болтом круглой формы;
- обеспечивают изолированность полостей секций (ступеней) компрессора.
Кроме того, применение втулок заявляемой конструкции упрощает процесс сборки деталей компрессора, а при изготовлении втулок из легкого и прочного материала
- позволяет снижать массу фланцев дисков и всего ротора в целом.
Анализ результатов расчетов показывает, что заявляемое болтовое соединение имеет перспективу использования в современных двигателях последнего поколения.
В случае если b/а<1,36, форма отверстия стремится к окружности, возрастает уровень окружных напряжений в отверстиях соединяемых деталей, следовательно,
снижается циклическая долговечность.
В случае если b/а>1,5, отверстие больше вытянуто в окружном направлении, при этом уменьшается площадь цилиндрического сечения сопрягаемых деталей, что
повышает риск потери несущей способности, возрастает уровень радиальных напряжений и снижается циклическая долговечность.
В случае если с≤2,5b, расстояние между центрами отверстий уменьшается, пропорционально уменьшается и площадь цилиндрического сечения соединяемых
деталей, что повышает риск потери несущей способности.
Соотношение с>3b приводит к тому, что расстояние между центрами отверстий увеличено, линии действий окружных напряжений при этом выравниваются, а эффект
снижения концентраций напряжений уменьшается.
Кроме того, по п.2 формулы изобретения, для сохранения необходимой площади контакта между деталями и болтом, а также из технологических соображений
необходимо соблюдать следующее соотношение: (a-d)/2>1,4 мм. В противном случае возникают технологические сложности с изготовлением втулки, т.к. толщина
стенки втулки слишком мала. Кроме того, в тонкой стенке втулки возникают недопустимо высокие напряжения.
Таким образом, при высоких параметрах работы использование данной конструкции болтового соединения дает возможность не только выравнивать напряжения по
толщине пакета деталей и в болтах, но и значительно снижать уровень действующих напряжений в соединяемых деталях, повышая их ресурс.
На фиг.1 представлено сечение пакета соединяемых деталей с втулкой, имеющей овальное сечение, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. На фиг.3 показано болтовое
соединение в сборке деталей ротора КВД в аксонометрии.
Болтовое соединение включает пакет вращающихся деталей газотурбинного двигателя (ГТД), например, фланца 1 диска первой ступени (КВД), фланца 2 вала КВД и
диска 3 второй ступени КВД. В деталях 1, 2, 3 выполнены овальные отверстия 4, вытянутые в окружном направлении под втулку 5 с таким же овальным сечением и
размерами а и b в радиальном и окружном направлениях, соответственно. В отверстии 4 втулка 5 размещена на всю толщину пакета деталей 1, 2, 3. Во втулке 5
имеется круглое центральное отверстие 6 диаметром d под стандартный стяжной болт 7 круглого сечения. Диаметр головки болта 7 и наружный диаметр гайки 8
перекрывают при сборке радиальный размер а втулки 5 при соблюдении условия
(a-d)/2>1,4 мм.
Втулка 5 обеспечивает изолированность полостей ступеней компрессора, сохраняет необходимую площадь контакта между фланцами и стяжным болтом 7.
Отверстия 6 расположены равномерно по всей длине окружности соединяемых деталей 1, 2, 3, при этом длина окружности С между ними зависит от размера сечения
b втулки 5 в окружном направлении.
Болтовое соединение собирают следующим образом.
В овальное отверстие 4 пакета вращающихся деталей 1, 2, 3 вставляют втулку 5, в которой размещают стандартный болт 7 и закрепляют гайкой 8. В процессе работы
КВД концентрация напряжений в зоне отверстий 4 в полотне и во фланцах 1, дисков будут минимальной, что позволяет работать при высоких заданных параметрах
двигателя, повышая циклический ресурс и надежность болтового соединения.
Формула изобретения
1. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей
установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами, отличающееся тем, что каждое отверстие выполнено овальной формы и
вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)·b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
2. Болтовое соединение вращающихся деталей по п.1, отличающееся тем, что (a-d)/2>1,4 мм, где d - диаметр отверстия втулки под болт.
2249557 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 249 557
(13)
C2
(51) МПК
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
 B66C 7/00 (2000.01)
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:не действует (последнее изменение статуса: 27.03.2008)
(21)(22) Заявка: 2003107392/11, 17.03.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
17.03.2003
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2004 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.04.2005 Бюл. № 10
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2192383 C1, 10.11.2002. SU 1735470 A1, 23.05.1992. ЕР 0194615 A1,
18.09.1986.
(72) Автор(ы):
Нежданов К.К. (RU),
Туманов В.А. (RU),
Нежданов А.К. (RU),
Кузьмишкин А.А. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Туманов Антон Вячеславович
(RU)
Адрес для переписки:
440047, г.Пенза 47, ул. Минская, 13, кв.56, А.В. Туманову
(54) УЗЕЛ УПРУГОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРЕХГЛАВОГО РЕЛЬСА С ПОДКРАНОВОЙ БАЛКОЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов. Согласно изобретению узел снабжен размещенной под
рельсом и опирающейся на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой. Эта подкладка выполнена из пружинной стали с
продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса. Ширина упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего
пояса подкрановой балки. Сквозь подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки
швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными шайбами. Изобретение обеспечивает повышение долговечности рельсовой конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к транспортным конструкциям, преимущественно к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К).
Известны технические решения, разработанные В.Ф.Сабуровым [1]. Под рельс укладывается резинометаллическая прокладка, являющаяся податливым слоем,
уменьшающим максимумы локальных напряжений σу, приводящих к появлению усталостных трещин в подрельсовой зоне подкрановой балки. Резинометаллическая
прокладка значительно снижает локальные напряжения σу и, соответственно, повышает долговечность подкрановой балки.
Недостаток резинометаллической прокладки - ее долговечность ниже, чем долговечность кранового рельса, и поэтому ее приходится менять чаще, чем рельс.
Для устранения этого недостатка должна быть разработана демпфирующая подрельсовая прокладка, обладающая такой же податливостью, как
резинометаллическая, но обладающая большей долговечностью. Известен также трехглавый рельс, четко фиксирующийся на подкрановой балке [2].
За аналог примем патент России RU №2192383 С1 [3]. В этом аналоге применен трехглавый рельс. Тормозная балка симметрична и помещена ниже боковых глав
рельса для обеспечения свободного прохода направляющих роликов крана. Симметрия тормозной балки исключает косой изгиб подкрановой конструкции и
позволяет достичь наибольшего снижения материалоемкости.
Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых балок и рельсов и удобство эксплуатации конструкции.
Технический результат реализован тем, что в узле упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой и тормозной балкой между рельсом и подкрановой
балкой размещена демпфирующая подрельсовая прокладка.
Отличие в том, что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой,
выполненной из пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем ширина упомянутой
прокладки на 5...10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки.
При этом сквозь подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки швеллеров
пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными шайбами.
На чертеже показан узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и симметричной тормозной балкой. Тормозная балка находится ниже боковых глав
рельсов на расстоянии, обеспечивающем свободный проход направляющих роликов крана.
Узел содержит трехглавый крановый рельс 1 с центральной главой, по которой катятся основные безребордные колеса 2 мостового крана и передают вертикальные
силовые импульсы Р. Направляющие ролики 3 крана фиксируют основные колеса 2 на трехглавом рельсе 1, катятся по боковым главам рельса и передают на них
горизонтальные силовые импульсы Т.
У направляющих роликов 3 имеются аварийные удерживающие гребни снизу.
Под рельсом 1 помещена демпфирующая подрельсовая прокладка 4 из пружинной стали, с продольными гофрами (5...10 шт.) одинаковой высоты с плавными
закруглениями.
Демпфирующая подрельсовая прокладка 4 опирается на верхний пояс 5 двутавровой прокатной балки. Швеллеры 6 соединяют верхний пояс 5 с симметричной
тормозной балкой 7. Тормозная балка 7 может быть и не симметричной. Швеллеры 6 и тормозная балка 7 также соединены друг с другом посредством болтов 8,
затянутых с гарантируемым натягом. Симметричные элементы тормозной балки 7 также соединены друг с другом через стенку двутавровой прокатной подкрановой
балки посредством болтов 8 с гарантируемым натягом. Болты 9 проходят сквозь подошву трехглавого рельса 1 и полку швеллера 6. Болты 9 снабжены пружинными
тарельчатыми шайбами 10, выполненными из пружинной стали. Кроме этого, в зазоре между боковой гранью верхнего пояса 5 и гранью боковой главы рельса
имеется шайба, передающая давление с боковой главы рельса на верхний пояс 5, а между нижней гранью боковой главы рельса и швеллером 6 имеется зазор.
Работа упругого узла соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой.
При действии вертикальных силовых импульсов Р от катящихся безребордных колес крана 2 рельс 1 упруго оседает под каждым из колес 2, сдавливая
демпфирующую подрельсовую прокладку 4. Высота каждого из гофров уменьшается, ширина ее увеличивается. В зоне контакта с поверхностью подошвы рельса 2 и
верхнего пояса 5 возникают распорные силы, гасящиеся за счет сил трения. Напряжение в тарельчатых пружинах несколько ослабевает (на 10...15%). Локальное
взаимодействие между трехглавым рельсом 2 и верхним поясом 5 подкрановой балки распределяется на большую длину и тем самым локальные суммарные
напряжения Σσу значительно снижаются и этим выносливость повышается. При уходе колеса крана демпфирующая подрельсовая прокладка 4 упруго возвращается в
исходное положение.
При действии же горизонтального силового импульса Т от одного из направляющих роликов 3 горизонтальные усилия передаются за счет сил трения. Если же силы
трения будут превышены, то в работу вступает внутренняя поверхность боковой главы рельса через шайбу с продольной торцевой кромкой верхнего пояса 5. Далее в
работу на изгиб включается симметричная тормозная балка 7, опирающаяся в горизонтальной плоскости на колонны каркаса цеха.
Сопоставление с аналогами показывает следующие существенные отличия:
1. Между подошвой трехглавого рельса и верхним поясом подкрановой балки по всей длине рельса размещена демпфирующая подрельсовая прокладка с
продольными гофрами (5...10 штук) одинаковой высоты.
2. Упругая податливость демпфирующей подрельсовой прокладки регулируется прочностью пружинной стали, толщиной листа, высотой продольных гофров, числом
гофров.
3. Под болтами, соединяющими рельс с подкрановой балкой, применены упругие тарельчатые шайбы, выполненные пружинными стальными.
4. В отличие от рези неметаллической прокладки, свойства которой ухудшаются со временем, из-за старения резины, свойства демпфирующей подрельсовой
прокладки остаются неизменными во времени, а долговечность их такая же, как у рельса.
Экономический эффект достигнут из-за повышения долговечности демпфирующей подрельсовой прокладки, так как в ней отсутствует быстро изнашивающаяся и
стареющая резина. 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.
Формула изобретения
Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и тормозной балками, отличающийся тем, что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся
на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой, выполненной из пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления
гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем ширина упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки, при этом сквозь
подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты,
снабженные тарельчатыми пружинными шайбами.
Адреса американских и немецких фирм, организация занимающихся проектированием,
изготовлением монтажом гасителей динамических колебаний гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой
жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf для применения демпфирующих сдвиговых компенсаторов для обеспечения сейсмостойкости, за счет
легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с использованием протяжных фрикционно-подвижных
соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении резьбовой части с двух сторон с образованными лысками,
по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета, в среде вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений
проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При
сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных, для сдвига болтовых соединений для обеспечения
сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается, а сейсмическая нагрузка падает
в
США , Германии, Китае и др странах
JCM Industries, Inc. P. O. Box 1220 Nash, TX 75569-1220 www.jcmindustries.com
For information, contact: Pacific Flow Control Ltd. P.O. Box 31039 RPO Thunderbird Langley V1M
0A9 Call Toll Free: 1-800-585-TAPS (8277) Phone: 604-888-6363 www.pacificflowcontrol.ca
INDUSTRIES S 'IMSERTS St Fabricated Tapping Sleeves Carbon Steel - Stainless Steel 21919
20th Avenue SE • Suite 100 • Bothell, WA 98021 425.951.6200 • 1.800.426.9341 • Fax:
425.951.6201 www.romac.com
CORPORATE HEADQUARTERS 21919 20th Avenue SE Bothell, WA 98021 [map] Toll Free:
800.426.9341 Local: 425.951.6200 Fax: 425.951.620 Website address: www.romac.com
NON-METALLIC EXPANSION JOINT DIVISION FLUID SEALING ASSOCIATION 994 Old Eagle
School Road, Suite 1019, Wayne, PA 19087 Telephone: (610) 971-4850 Facsimile: (610) 9714859
Fluid Sealing Association 994 Old Eagle School Road #1019
610.971.4850 (USA)
Wayne, PA 19087-1866
WILLBRANDT KG Schnackenburgallee 180 22525 Hamburg Germany Phone +49 40 540093-0
Fax +49 40 540093-47 info@willbrandt.de
Subsidiary Hanover Reinhold-Schleese-Str. 22
30179 Hannover
Germany Tel +49 511 99046-0 Fax +49 511 99046-30 hannover@willbrandt.de
Berlin Breitenbachstra?e 7 – 9 13509 Berlin
Subsidiary
Germany Tel +49 30 435502-25 Fax +49 30 435502-20 berlin@willbrandt.de WILLBRANDT
Gummiteknik A/S Finlandsgade 29 4690 Haslev Denmark www.willbrandt.dk
www.willbrandt.se
СТП 006 -97
СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЙ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВ КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ»
МОСКВА 1998 Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром «Мосты» ОАО « ЦНИИС» (канд. техн. наук А.С. П латонов, канд. техн. наук И.Б . Ройзм ан, инж . А.В. К ру чинки н,
канд. техн. наук М.Л. Лобков, инж . М .М. Мещеряков)
ВНЕСЕН Научно-техническим центром Корпорации «Трансстрой»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией «Трансстрой» распоряжением от 09 октября 1997 г. № МО-233
3 СОГЛАСОВАН специализированными фирмами « Мостострой», «Транспроект» Корпорации «Трансстрой», Главным управлением пути Министерства путей
сообщения РФ
4 С введением настоящего стандарта утрачивает силу ВСН 163 -69 «Инструкция по технологии устройства соединений на высокопрочных болтах в стальных
конструкциях мостов»
Л. 1 Несущая способность соединений на высокопрочных болтах оценивается испытанием на сдвиг при сжатии двух срезных одноболтовы х образцов.
Отбор образцов выполняется в соответствии с пунктом 8.12.
Л. 2 Образцы изготовляют из стали, применяемой в конструкции возводимого сооружения (рис. Л.1).
Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии (выполнен согласно изобретениям: №№ 1143895, 1168755, 1174616, № 2010136746 E04 C2/00 " СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И
СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРО-ВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И
СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕР-ГИИ" опубликовано 20.01.2013 , № 165076 RU E 04H 9/02 «Опора сейсмостойкая», опубликовано 10.10.16,
Бюл. № 28 , согласно заявки на изобретение № 20181229421/20 (47400) от 10.08.2018 "Опора сейсмоизолирующая "гармошка", E04 Н 9 /02, заявки на изобретение № 2018105803/20
(008844) от 11.05.2018 "Антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение для трубопро-водов" F 16L 23/02 , заявки на изобретение № 2016119967/20( 031416) от
23.05.2016 "Опора сейсмоизолирующая маят-никовая" E04 H 9/02, заявки на изобретение № 20190028 "Виброизолирующая опора E04 Н 9 /02 для лабораторного испытание на
взрывостойкость и взрывопожаростойкость сейсмостойкость фрагментов крепления на ФФПС).
:1
- основной элемент; 2 - накладка; 3 - высокопрочный болт с шайбами и гайкой (в скобках размеры при использовании болтов М27 )
Пластины 1 и 2 вырезают газорезкой с припуском 2 - 3 мм по контуру, а затем фрезеруют до проектных размеров в плане. Отверстия образуются сверлением,
заусенцы по кромкам и в отверстиях удаляются.
Пластины должны быть плоскими, не иметь грибовидности или выпуклости.
Л .3 Контактные поверхности пластин 1 и 2 обрабатываются по технологии, принятой в проекте сооружения.
Используются высокопрочные болты, подготовленные к установке и натяжению в монтажных соединениях конструкции. Натяжение болта осуществляется
динамометрическими ключами, применяемыми на строительстве при сборке соединений на высокопрочных болтах.
Пластины перед натяжением болта устанавливаются так, чтобы был гарантирован зазор «над болтом» в отверстии пластины 7 .
После натяжения болта опорные торцы пластин 1 и 2 должны быть параллельны, а торцы пластин 2 находиться на одном уровне.
Сведения о сборке образцов заносятся в протокол.
Образцы испытывают на сжатие на прессе развивающем усилие не менее 50 тс. Точность испытательной машины должна быть не ниже ±2 % .
Образец нагружается до момента сдвига средней пластины 1 о т носительно пластин 2 и при этом фиксируется нагрузка Т, характеризующая исчерпание несущей
способности образца. Испытания рекомендуется проводить с записью диаграммы сжатия образца. Для суждения о сдвиге необходимо нанести риски на
пластинах 1 и 2 .
Результаты испытания заносятся в протокол, где отмечается дата испытания, маркировка образца, нагрузка, соответствующая сдвигу (прикладывается диаграмма
сжатия), и фамилии лиц, проводивших испытания.
Протокол со сведениями по отбору и испытанию образцов предъявляется при приемке соединений.
Л .4 Несущая способность образца Т, полученная при испытании и расчетное усилие Q bh , принятое в проекте сооружения, которое может быть воспринято каждой
поверхностью трения соединяемых элеме нтов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), оценивается соотношением Qbh ≤ Т/ 2 в каждом из
трех образцов.
В случае невыполнения указанного соотношения решение принимается комиссионно с участием заказчика, проектной и научно-исследовательской организаций.
Приложение М (информационное) Библиография
[1 ] . Правила по охране труда при сооружении мостов. ЦНИИС, 1991 г.
[2 ] . Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Госгортехнадзор СССР, 1970 г.
[3 ] . Санитарные правила при работе с эпоксидными смолами. Госсанинспекция СССР, 1960 г.
[4 ] . Типовая инструкция по охране труда при хранении и перевозке горюч их, легко воспламеняющихся и взрывоопасных грузов. Оргт рансст рой, 1978 г.
[ 5 ] . Правила пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ. П ПБ1 -93 Российской Федерации.
ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ165 076
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ
СЛУЖБА
ПО
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ (13)
СОБСТВЕННОСТИ
165 076
U1
(51) МПК
E04H
9/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

Статус:
прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее
изменение статуса: 07.06.2017)
)(22) Заявка: 2016102130/03,
22.01.2016
) Дата начала отсчета срока
действия патента:
22.01.2016
иоритет(ы):
) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл.
№ 28
рес для переписки:
197371, Санкт-Петербург,
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 котор ых
установлен запирающий калиброванный болт. Вдоль оси корпуса выполнены два паза шириной <Z> и длиной <I> которая
превышает длину <Н> от торца корпуса до нижней точки паза, выполненного в штоке. Ширина паза в штоке соответствует
диаметру калиброванного болта. Для сборки опоры шток сопрягают с отверстием корпуса при этом паз штока совмещают с
поперечными отверстиями корпуса и соединяют болтом, после чего одевают гайку и затягивают до заданного усилия.
Увеличение усилия затяжки приводит к уменьшению зазора<Z>корпуса, увеличению сил трения в сопряжении корпус-шток и
к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии. 4 ил.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и оборудования от сейсмических
воздействий за счет использования фрикционно податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты
объектов от динамических воздействий. Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU
1174616, F15B 5/02 с пр. от 11.11.1983. Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках
и прокладках выполнены овальные отверстия через которые пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в
пакет. При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением
нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей
шероховатостью. Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края овальных отверстий после че го 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
anti-seismic friction damping device, E04B 1/98, F16F 15/10. Устройство содержит базовое основание, поддерживающее
защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы.
Трение демпфирования создается между пластинами и наружными поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной
поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы - болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг
относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и
фиксируют конструкцию в заданном положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает в етровые
нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от
своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большого
количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся
поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса - цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из двух частей: нижней - корпуса,
закрепленного на фундаменте и верхней - штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с
возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе
выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия
(перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в корпусе,
параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться в
радиальном направлении. В теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует диаметру
запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку
в сопряжении шток-отверстие корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации корпуса и «переход»
сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью перемещения только под
сейсмической нагрузкой. Длина пазов корпуса превышает расстояние от торца 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 калиброванн ым болтом 3, с шайбами 4, с
предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя
поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна). После этого гайку 5 затягивают
тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и
уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия
трения) в сопряжении отверстие корпуса - цилиндр штока. Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от
величины усилия затяжки гайки (болта) и для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов,
шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При воздействии сейсмических
нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного
в теле штока, без разрушения конструкции.
Формула полезной модели
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел, закрепленный запорным элементом,
отличающаяся тем, что в корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической
поверхностью штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта,
проходящего через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный
гайкой с заданным усилием, кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выпо лнено два открытых паза, длина
которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза штока.
2 148805 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 148 805
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
(51) МПК
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

G01L 5/24 (2000.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 19.09.2011)
Пошлина:учтена за 3 год с 27.11.1999 по 26.11.2000
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.1997
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на
высокопрочных болтах. - М.: Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A, 30.01.83. EP 0170068 A'', 05.02.86.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(72) Автор(ы):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов В.В.(RU),
Хусид Р.Г.(RU),
Миролюбов Ю.П.(RU)
(73) Патентообладатель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРУЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и другим областям строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
В эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения. Предварительно ослабляют ее
затягивание. Замеряют при затягивании значение момента закручивания гайки в области упругих деформаций. Определяют приращение момента закручивания.
Приращение усилия натяжения болта определяют по рассчетной формуле. Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение
приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр. Технический результат заключается в возможности
проведения испытаний в конкретных условиях эксплуатации соединений для повышения точности результатов испытаний.
Изобретение относится к технике измерения коэффициента закручивания резьбового соединения, преимущественно высокопрочных болтов, и может быть
использовано в мостостроении и других отраслях строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
При проверке величины натяжения N болтов, преимущественно высокопрочных, как на стадии приемки выполненных работ (Инструкция по технологии устройства
соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов. ВСН 163-69. М. , 1970, с. 10-18. МПС СССР, Минтрансстрой СССР), так и в период обследования
конструкций (строительные нормы и правила СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. - М., Стройиздат, 1987, с. 25-27), используют
динамометрические ключи. Этими ключами измеряют момент закручивания Mз, которым затянуты гайки.
Основой этой методики измерений является исходная формула (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов. М.,Транспорт, 1971, с. 60-64):
Mз = Ndk,
где d - номинальный диаметр болта;
k - коэффициент закручивания, зависящий от условий трения в резьбе и под опорой гайки.
Измеряя тем или иным способом прикладываемый к гайке момент закручивания, рассчитывают при известном коэффициенте закручивания усилие натяжения болта
N.
Очевидно, что при достаточной точности регистрации моментов точность данной методики зависит от того, в какой мере действительные коэффициенты
закручивания k соответствуют расчетным величинам.
Методика обеспечивает необходимую точность проверки величины натяжения болтов, как правило, лишь на стадии приемки выполненных работ, поскольку
предусматриваемая технологией постановки болтов стабилизация коэффициента k кратковременна.
Значения k для болтов, находящихся в эксплуатируемых конструкциях, может изменяться в широких пределах, что вносит существенную неточность в результаты
измерений. По данным Чеснокова А.С. и Княжева А.Ф. ("Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах". М., Стройиздат, 1974, табл. 17, с. 73) коэффициент
закручивания зависит от качества смазки резьбы и может изменяться в пределах 0,12-0,264. Таким образом измеренные усилия в болтах с помощью
динамометрических ключей могут отличаться от фактических значений более чем в 2 раза.
Известен более прогрессивный способ непосредственного измерения усилий в болтах, где величина коэффициента k не оказывает влияния на результаты измерений.
Способ реализован с помощью устройства (А.св. N 1139984 (СССР). Устройство для контроля усилий затяжки резьбовых соединений (Бокатов В.И., Вишневский И.И.,
Рабер Л.М., Голиков С.П. - Заявл. 08.12.83, N 3670879), опыт применения которого выявил его надежную работу в случае сравнительно непродолжительного (до пяти
лет) срока эксплуатации конструкций. При более длительном сроке эксплуатации срабатывание предусмотренных конструкцией устройства пружин происходит
недостаточно четко, поскольку с течением времени неподвижный контакт резьбовой пары приводит к увеличению коэффициента трения покоя. Этот коэффициент
иногда достигает таких величин, что величина момента сил трения в резьбе превосходит величину крутящего момента, создаваемого преднапряженными пружинами.
Естественно в этих условиях пружины срабатывать не могут.
Существенно ограничивает применение устройства необходимость свободно выступающей над гайкой резьбы болта не менее, чем на 20 мм. Наличие таких болтов в
узлах и прикреплениях должно специально предусматриваться.
В целом независимо от способа измерения усилий в болтах, в случае выявления недостаточного их натяжения необходимо назначить величину момента закручивания
для подтяжки болтов. Для назначения этого момента необходимы знания фактического значения коэффициента закручивания k.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является способ измерения коэффициента закручивания болтов с учетом влияния
времени, аналогичному влиянию качества изготовления болтов (Чесноков А. С. , Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.,
Стройиздат, 1974, с. 73, последний абзац).
Способ состоит в раскручивании гайки и извлечении болта из конструкции, определении коэффициента ki в лабораторных условиях (см. тот же источник, с. 74-77)
путем одновременного обеспечения и контроля заданного усилия N и прикладываемого к гайке момента M.
Очевидно, что столь трудоемкий способ не может быть широко использован, поскольку для статистической оценки необходимо произвести испытания нескольких
десятков или даже сотен болтов. Кроме того, при извлечении болта из конструкции резьбу гайки прогоняют по окрашенной или загрязненной резьбе болта, а
испытания в лабораторных условиях производят, как правило, не на том участке резьбы, на котором болт быть сопряжен с гайкой в пакете. Все это ставит под
сомнение достоверность результата испытаний.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания. Затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота в области упругих
деформаций производят с замером значения момента закручивания гайки и определяют приращение момента закручивания. При этом приращение усилия
натяжения болта определяют по формуле
ΔN = Ai/A22•ai/a22•α
/60o(170-0,96δ), кH, (1)
где A, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
o
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
Такой способ позволяет в отличие от прототипа проводить испытания болтов в эксплуатируемом соединении и повысить точность определения величины
коэффициента закручивания за счет исключения необходимости прогона резьбы гайки по окрашенной или загрязненной резьбе болта. Кроме того, в отличие от
прототипа испытания проводят на том же участке резьбы, на котором болт сопряжен с гайкой постоянно. Способ осуществляется следующим образом:
- с помощью динамометрического ключа измеряют момент закручивания гайки испытуемого болта - Mз;
- производят ослабление затягивания гайки испытуемого болта до момента (0,1 . . . 0,2) Mз и измеряют фактическую величину этого момента (исходное положение) Mн;
- наносят, например, мелом, метки на двух точках гайки и соответственно на пакете. Угол между метками соответствует заданному углу поворота гайки; как правило,
этот угол составляет 60o.
- поворачивают гайку на заданный угол αo и измеряют величину момента закручивания гайки по достижении этого угла - Mк.
- вычисляют приращение момента закручивания
ΔM = Mк-Mн, Hм;
- определяют соответствующее повороту гайки на угол αo приращение усилия натяжения болта ΔN по эмпирической формуле (1);
- производят вычисление коэффициента закручивания k болта диаметром d:
k = ΔM/ΔNd.
Формула для определения ΔN получена в результате анализа специально проведенных экспериментов, состоящих в исследовании влияния толщины пакета и
уточнении влияния толщины и количества деталей, составляющих пакет эксплуатируемого соединения, на стабильность приращения усилия натяжения болтов при
повороте гайки на угол 60o от исходного положения.
Поворот гайки на 60o соответствует середине области упругих деформаций болта (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов - М., Транспорт, 1974, с.
65-68). В пределах этой области, равному приращению угла поворота гайки, соответствует равное приращение усилий натяжения болта. Величина этого приращения в
плотно стянутом болтами пакете, при постоянном диаметре болта зависит от толщины этого пакета. Следовательно, поворот гайки на определенный угол в области
упругих деформаций идентичен созданию в болте заданного натяжения. Этот эффект явился основой предложенного способа определения коэффициента
закручивания.
Угол поворота гайки 60o технологически удобен, поскольку он соответствует перемещению гайки на одну грань. Погрешность системы определения коэффициента
закручивания, характеризуемая как погрешностью выполнения отдельных операций, так и погрешностью регистрации требуемых параметров, составляет около ± 8%
(см. Акт испытаний).
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента закручивания резьбовых соединений дает возможность проводить испытания в конкретных
условиях эксплуатации соединений, что повышает точность полученных результатов испытаний.
Полученные с помощью предложенного способа значения коэффициента закручивания могут быть использованы как при определении усилий натяжения болтов в
период обследования конструкций, так при назначении величины момента для подтяжки болтов, в которых по результатам обследования выявлено недостаточное
натяжение.
Эффект состоит в повышении эксплуатационной надежности конструкций различного назначения.
Формула изобретения
Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения, заключающийся в измерении параметров затяжки соединения, по которым вычисляют
коэффициент закручивания, отличающийся тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания, с замером значения момента закручивания гайки в области упругих
деформаций и определяют приращение момента закручивания, при этом приращение усилия натяжения болта определяют по формуле
где Ai, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм,
а коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
2413098 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 413 098
(13)
C1
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
 F16B 31/02 (2006.01)
 G01N 3/00 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.08.2017)
Пошлина:учтена за 7 год с 20.11.2015 по 19.11.2016
(21)(22) Заявка: 2009142477/11, 19.11.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.11.2009
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 19.11.2009
(45) Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1753341 A1, 07.08.1992. SU
1735631 A1, 23.05.1992. JP 2008151330 A, 03.07.2008. WO 2006028177 A1, 16.03.2006.
(72) Автор(ы):
Кунин Симон Соломонович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ИНЖИНИРИНГОВАЯ ФИРМА "ПАРТНЁР" (RU)
Адрес для переписки:
197374, Санкт-Петербург, ул. Беговая, 5, корп.2, кв.229, М.И. Лифсону
(54) СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ С ВЫСОКОПРОЧНЫМИ БОЛТАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами. Способ обеспечения несущей
способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами включает приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент
металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых, предварительно обработанные по проектной технологии, соединяют
высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции 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. В качестве показателя сравнения используют
проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта. 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. В результате повышается надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами, но может быть использовано для
определения фактического напряженно-деформированного состояния болтовых соединений в различных конструкциях, в частности стальных мостовых конструкциях,
как находящихся в эксплуатации, так и при подготовке отдельных узлов к монтажу.
Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки (неразъемные), а также с помощью болтовых фрикционных соединений, в которых
передача усилия обжатия соединяемых элементов высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям усилием обжатия
болтов до 22 т и выше.
Расчетное предельное состояние фрикционного соединения характеризуется наступлением общего сдвига по среднему ряду болтов. Сдвигающее усилие, отнесенное
к одному высокопрочному болту и одной плоскости трения, определяют по формуле:
где k - обобщенный коэффициент однородности, включающий также коэффициент работы мостов m1=0,9; m2 - коэффициент условий
работы соединения; Рн - нормативное усилие натяжения болта; fн - нормативный коэффициент трения.
В настоящее время основным нормативными показателями несущей способности фрикционных соединений с высокопрочными болтами, которые отражаются в
проектной документации, являются усилие натяжения болта и нормативный коэффициент трения, с учетом условий работы фрикционного соединения. Нормативное
усилие натяжения болтов назначается с учетом механических характеристик материала и его определяют по формуле:
, где Р - усилие натяжения
болта (кН); М - крутящий момент, приложенный к гайке для натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); d - диаметр болта (мм); k - коэффициент,
который должен быть в пределах 0,17-0,22 при коэффициенте трения (f≥0,55).
Как на стадии сборки соединений, так и в случае проведения ремонтных работ с разборкой ранее выполненных соединений важными являются вопросы оценки
коэффициентов трения по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов. Этот вопрос приобретает особую актуальность в случае сочетания металлических
поверхностей, находящихся в эксплуатации с новыми элементами, а также для оценки возможности повторного использования высокопрочных болтов. В качестве
нормативного коэффициента трения принимается среднестатистическое значение, определенное по возможно большему объему экспериментального материала
раздельно для различных методов подготовки контактных поверхностей.
Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость контактных соединений выполняется при коэффициенте трения
поверхностей f≥0,55. Это значение можно принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному значению Ктр. для
монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно перед сборкой абразивно-струйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5
и шероховатостью Rz≥40 мкм. Сдвигающие усилия определяют обычно по показаниям испытательного пресса, а обжимающие - по суммарному усилию натяжения
болтов. Отклонение усилия натяжения и возможные их изменения при эксплуатации могут приводить к тем или иным неточностям в определении коэффициентов
трения.
Частично, указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и обеспечения требуемой величины f≥0,55 решена применением
разработанного НПЦ Мостов съемного покрытия «Контакт» (патент РФ №2344149 на изобретение «Антикоррозионное покрытие и способ его нанесения», которое
обеспечивает временную защиту от коррозии отдробеструенных в условиях завода колотой стальной дробью контактных поверхностей мостовых пролетных
конструкций на период их транспортировки и хранения в течение 1-1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте). Непосредственно перед монтажом
покрытие «Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко снимается «чулком» с контактных поверхностей, после чего сборка конструкций может
производиться без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.
Однако в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с пролетными строениями осуществляется с помощью захватов,
фиксируемых в отверстиях контактных поверхностей, временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На строительном объекте
приходится производить повторную абразивно-струйную обработку присоединительных поверхностей, т.к. они после длительной эксплуатации на открытом воздухе
обильно покрыты продуктами ржавления. Выполнение дополнительной очистки значительно увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях
открытой атмосферы и удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые показатели очистки металла труднодостижимы, что, в
конечном счете, вызывает снижение фрикционных показателей, соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а следовательно, приводят к
снижению качества монтажных работ.
Эксплуатация мостовых конструкций, срок службы которых составляет 80-100 лет, подразумевает постоянное воздействие на контактные соединения климатических
факторов, соответствующих в пределах Российской Федерации умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых нагрузок от транспорта,
движущегося по мостам, поэтому со временем требуется замена узлов металлоконструкции. Более того, в настоящее время обработка металлических поверхностей
металлоконструкций осуществляется в заводских условиях, и при поставке их указываются сведения об условиях обработки поверхности, усилие натяжения
высокопрочных болтов и т.п.
Однако момент поставки и монтаж металлоконструкции может разделять большой временной период, поэтому возникает необходимость проверки фактической
надежности работы фрикционного соединения с высокопрочными болтами перед монтажом, для обеспечения надежности при их эксплуатации, причем возможность
проверки предусмотрена условиями поставки посредством приложения тестовых пластин
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы в целом свидетельствует о необходимости совершенствования диагностической и
инструментальной базы, способствующей повышению эффективности реновационных и ремонтных работ конструкций различного назначения.
Качество фрикционных соединений на высокопрочных болтах, в конечном итоге, характеризуется отсутствием сдвигов соединяемых элементов при восприятии
внешней нагрузки как на срез, так и растяжение. Сопротивление сдвигу во фрикционных соединениях можно определять по формуле:
где
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Yb - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества (n) болтов, необходимых
для восприятия расчетного усилия; Abn - площадь поперечного сечения болта; f - коэффициент трения по соприкасающимся поверхностям соединенных элементов; Yh коэффициент надежности, зависящий от способа натяжения болтов, коэффициента трения f, разницы между диаметрами отверстий и болтов, характера действующей
нагрузки (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.8-10).
Известен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения (патент РФ №2148805, G01L 5/24, опубл. 10.05.2000 г.), заключающийся в
отношении измеряемого момента закручивания гайки к произведению определяемого усилия натяжения болта на его диаметр. Измерения проводят без извлечения
болта из конструкций, путем затягивания гайки на контролируемую величину угла ее поворота от исходного положения с замером значения момента закручивания в
области упругих деформаций и определения приращения момента затяжки. Приращение усилия натяжения болта определяют по формуле (4):
где
А, А22 - площади поперечного сечения, мм2; a, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм2; αi - угол поворота гайки от исходного положения; σ толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Следует отметить, что измерение значения момента закручивания гайки производятся с неизвестными коэффициентами трения контактных поверхностей и
коэффициентом закручивания, т.к. затягивание гайки на заданную величину поворота (α=60°) от исходного положения производят после предварительного ее
ослабления, поэтому он может отличаться от расчетного (нормативного), что не позволяет определить фактические значения усилий в болтах как при затяжке, так и
при эксплуатационных нагрузках. Невозможность точной оценки усилий приводит к необходимости выбора болтов и их количества на основании так называемого
расчета в запас.
В процессе патентного поиска выявлено много устройств, реализующих измерение усилия сдвига (силы трения покоя), например (патенты РФ №2116614, 2155942 и
др.). В них усилие в момент сдвига фиксируется с помощью электрического сигнала или заранее оттарированной шкалы динамометрического ключа, но точность
измерения и область возможного применения их ограничена, т.к. не позволяет реализовать как при сборочном монтаже металлоконструкций, так и в процессе их
эксплуатации с целью проведения восстановительного ремонта.
Известен способ определения деформации болтового соединения, который заключается в том, что две пластины 1 и 2 устанавливают на накладке 3, скрепляют
пластины 1 и 2 с накладкой 3 болтами 4 и 5, расположенными на одной оси, к пластинам 1 и 2 прикладывают усилие нагружения и определяют величину смещения
между ними. О деформации судят по отношению между величиной смещения между пластинами 1 и 2 и приращением усилия нагружения, при этом величину
смещения определяют между пластинами 1 и 2 вдоль оси, на которой расположены болты 4 и 5 (Патент №1753341, опубл. 07.08. 1992 г.). На практике этого может и
не быть, если болты, например, расположены несимметрично по отношению к направлению действия продольной силы N, в силу чего часть контактных площадей
будет напряжена интенсивнее других. Поэтому сдвиг в них может произойти раньше, чем в менее напряженных. В итоге, это может привести к более раннему
разрушению всего соединения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ определения несущей способности фрикционного соединения с
высокопрочными болтами (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.35-36). Сущность способа
заключается в определении усилия сдвига посредством образцов-свидетелей, который заключается в том, что образцы изготавливают из стали, применяемых и
собираемых конструкциях. Контактные поверхности обрабатывают по технологии, принятой в проекте конструкций. Образец состоит из основного элемента и двух
накладок, скрепленных высокопрочным болтом с шайбами и гайкой. Сдвигающие или растягивающие усилия испытательной машины определяют по показаниям
прибора. Затем определяют коэффициент трения, который сравнивают с нормативным значением и в зависимости от величины отклонения осуществляют меры по
повышению надежности работы металлоконструкции, в основном, путем повышения коэффициента трения.
К недостаткам способа относится то, что отклонение усилий натяжения и возможные их изменения в процессе нагружения образцов могут приводить к тем или иным
неточностям в определении коэффициента трения, т.к. коэффициент трения может меняться и по другим причинам как климатического, так и эксплуатационного
характера. Кроме того, неизвестно при каком коэффициенте «k» определялось расчетное усилие натяжения болтов, поэтому фактическое усилие сдвига нельзя с
достаточной точностью коррелировать с усилием натяжения. Следует отметить, что в качестве сдвигающего устройства применяются специальные средства (пресса,
испытательные машины), которых на объекте монтажа или сборки металлоконструкции может не быть, поэтому желательно применить более точное и надежное
устройство для определения усилия сдвига.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными
болтами, устраняющего недостатки, присущие прототипу и позволяющие повысить надежность монтажа и эксплуатации металлоконструкций с высокопрочными
болтами.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами,
включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего основной элемент металлоконструкции и накладку, контактирующие поверхности которых
предварительно обработаны по проектной технологии, соединяют их высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта,
устанавливают 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, в зависимости от величины отклонения осуществляют необходимые действия, внесены изменения, а
именно:
- в качестве показателя сравнения используют расчетное усилие натяжения, высокопрочного болта, полученное при заданном (проектном) значении величины k;
- в качестве устройства для определения усилия сдвига на образце-свидетеле используют устройство, защищенное патентом РФ №88082 на полезную модель,
обладающее рядом преимуществ и обеспечивающее достоверность и точность измерения усилия сдвига.
В зависимости от отклонения отношения между усилием сдвига и усилием натяжения высокопрочного болта от оптимального значения, для обеспечения надежности
работы фрикционного соединения металлоконструкции при монтаже ее изменяют натяжение болта и/или проводят дополнительную обработку контактирующих
поверхностей.
В качестве показателя сравнения выбрано усилие натяжения болта, т.к. в процессе проведенных исследований установлено, что оптимальным отношением усилия
сдвига к усилию натяжения болта равно 0,56-0,60.
Учитывая то, что при проектировании предусмотрена возможность увеличения усилия закручивания высокопрочных болтов на 10-20%, то это действие позволяет
увеличить сопротивление сдвигу, если отношение усилия сдвига к усилию натяжения болта отличается от оптимального в пределах 0,50-0,54. Если же это отношение
меньше 0,5, то кроме увеличения усилия натяжения высокопрочного болта необходимо проведение дополнительной обработки контактирующих поверхностей, т.к.
при значительном увеличении момента закручивания можно сорвать резьбу, поэтому увеличивают коэффициент трения. Если же величина отношения усилия сдвига
к усилию натяжения более 0,60, это означает, что усилие натяжения превышает нормативную величину, и для надежности металлоконструкции натяжение можно
ослабить, чтобы не сорвать резьбу.
Использование вышеуказанного устройства для определения усилия сдвига обусловлено тем, что оно является переносным и обладает рядом преимуществ перед
известными устройствами. Оно содержит неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, имеющего отверстие под
нагрузочный болт, оснащенный силоизмерительным устройством, причем неподвижная деталь выполнена из двух стоек, торцевые поверхности которых скреплены
фигурной планкой, каждая из стоек снабжена отверстиями под болтовое соединение для крепления к металлоконструкции, а также отверстием для вала, на котором
закреплен рычаг, с возможностью соединения его с фигурной планкой, а между выступом рычага и сдвигаемой деталью металлоконструкции установлен
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала. В качестве силоизмерительного устройства используется динамометрический ключ с
предварительно оттарированной шкалой для фиксации момента затяжки.
Ниже приводится реализация предлагаемого способа обеспечения несущей способности металлоконструкции на примере мостового пролета.
На чертеже приведена основная часть устройства и образец-свидетель.
Устройство состоит: из корпуса 1, рычага 2, насаженного на вал 3, динамометричесого ключа 4, снабженного шкалой 5 и накидной головкой 6, болтовое соединение,
состоящее из болта 7 и гайки 8, плавающий сухарик 9, выполненный из закаленной стали, образец-свидетель состоит из металлической накладки 10, пластины 11
обследуемой металлоконструкции, соединенные между собой высокопрочным болтовым соединением 12, а также болтовое соединение 13, предназначенное для
крепление корпуса измерительного устройства к неподвижной металлической пластине 11.
Способ реализуется в следующей последовательности. Собирается образец-свидетель путем соединения тестовой накладки 10 с пластиной металлоконструкции 11,
если производится ремонт на обследуемом объекте, причем контактирующая поверхность пластины обрабатывается дробепескоструйным способом, чтобы
обеспечить нормативный коэффициент трения f>0,55 или, если же осуществляется заводская поставка перед монтажом, то берут две тестовых накладки,
контактирующие поверхности которых уже обработаны в заводских условиях. Соединение пластин 10, 11 осуществляют высокопрочным болтом и гайкой с
применением шайб. Усилие натяжения высокопрочного болта должна соответствовать проектной величине. Расчетный момент закручивания определяют по формуле
2. Затем на неподвижную пластину 11 устанавливают устройство для определения усилия сдвига путем закрепления корпуса 1, болтовым соединением 12 (болт,
гайка, шайбы) таким образом, чтобы сухарик 9 соприкасался с накладкой 10 и рычагом 2, размещенным на валу 3. Далее, динамометрический ключ 4, снабженный
оттарированной шкалой 5, посредством сменной головки 6 надевается на болт 7. Устройство готово к работе.
Вращением динамометрического ключа 4 осуществляют нагрузку на болт 7. Усилие натяжения болта через рычаг 5 передается на сухарик 9, который воздействует на
сдвигаемую деталь 10 (тестовая пластина). Момент закручивания болта 7 фиксируется на шкале 5 динамометрического ключа 4. В момент сдвига детали 10 фиксируют
полученную величину. Это усилие и является усилием сдвига (силой трения покоя). Сравнивают полученную величину момента сдвига (Мсд) с расчетной величиной моментом закручивания болта (Мр). В зависимости от величины Мсд/Мз производят действия по обеспечению надежности монтажа конкретной металлоконструкции,
а именно:
- при отношении Мсд/Мз=0,54-0,60, т.е. соответствует или близко к оптимальному значению, корректировку в технологию монтажа не вносят;
- при отношении Мсд/Мз=0,50-0,53, то при монтаже металлоконструкции увеличивают усилие натяжения высокопрочного болтов примерно на 10-15%;
- при отношении Мсд/Мз<0,50 необходимо кроме увеличения усилия натяжения высокопрочных болтов при монтаже металлоконструкции дополнительно обработать
контактирующие поверхности поставленных заводом деталей металлоконструкции дробепескоструйным методом.
При отношении Мсд/Мз>0,60, целесообразно уменьшить усилие натяжения болта, т.к. возможно преждевременная порча резьбы из-за перегрузки.
Все эти действия позволят повысить надежность эксплуатации смонтированной металлоконструкции.
Преимуществом предложенного способа обеспечения несущей способности металлоконструкций заключается в его универсальности, т.к. его можно использовать для
любых болтовых соединений на высокопрочных болтах независимо от сложности конструкции, диаметров крепежных болтов и методов обработки соприкасающихся
поверхностей, причем т.к. измерение усилия сдвига на обследуемой конструкции и образце производятся устройством при сопоставимых условиях, оценка несущей
способности является наиболее достоверной.
В настоящее время предлагаемый способ прошел испытания на нескольких строительных площадках и выданы рекомендации к его применению в отрасли.
Формула изобретения
1. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами, включающий приготовление образцасвидетеля, содержащего элемент металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых предварительно обработаны по проектной
технологии, соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции
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, отличающийся тем, что
в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта, 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.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения высокопрочного болта в диапазоне 0,54-0,60 корректировку
технологии монтажа 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 металлоконструкции.
СТП 006-97 Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов
Определение коэффициента трения между контактными поверхностями соединяемых элементов
Л. 1 Несущая способность соединений на высокопрочных болтах оценивается испытанием на сдвиг при
сжатии дву хсрезны х одн оболтовы х образцов.
Отбор образцов выполняется в соответствии с пунктом 8.12.
Л. 2 Образцы изготовляют из стали, применяемой в конструкции возводимого сооружения (рис. Л.1).
Рис. Л. 1 . Образец для испытания на сдвиг при сжатии:
1 - основной элемент; 2 - накладка; 3 - высокопрочный болт с шайбами и гайкой (в скобках размеры при исполь
зовании болтов М27 )
Пластины 1 и 2 вырезают газорезкой с припуском 2 - 3 мм по контуру, а затем фрезеруют до проектных
размеров в плане. Отверстия образуются сверлением, заусенцы по кромкам и в отверстиях удаляю тся.
Пластины должны быть плоскими, не иметь грибовидности или выпуклости.
Л .3 Контактные поверхности пластин 1 и 2 обрабатываются по технологии, принятой в проекте
сооружения.
Используются высокопрочные болты, подготовленные к установке и натяжению в монтажных соединениях
конструкции. Натяжени е болта осуществляется динамометрическими ключами, применяемыми на
строительстве при сборке соединений на высокопрочных болтах.
Пластины перед натяжением болта устанавливаются так, чтобы был гарантирован зазор «над болтом» в
отверстии пластины 7 .
После натяжения болта опорные торцы пластин 1 и 2 должны быть параллельны, а торцы
пластин 2 находиться на одном уровне.
Сведения о сборке образцов заносятся в протокол.
Образцы испытывают на сжатие на прессе развивающем усилие не менее 50 тс. Точность испытательной
машины должна быть не ниже ±2 % .
Образец нагружается до момента сдвига средней пластины 1 о т носительно пластин 2 и при этом
фиксируется нагрузка Т, характеризующая исчерпание несущей способности образца. Испытания
рекомендуется проводить с записью диаграммы сжатия образца. Для суждения о сдвиге необходимо нанести
риски на пластинах 1 и 2 .
Результаты испытания заносятся в протокол, г де отмечается дата испытания, маркировка образца,
нагрузка, соответствующая сдвигу (прик ладывается диаграмма сжатия), и фамилии лиц, проводивших
испытания.
Протокол со сведениями по отбору и испытанию образцов предъявляется при приемке соединений.
Л .4 Несущая способность образца Т, полученная при испытании и расчетное усилие Q bh , принятое в проекте
сооружения, которое может быть воспринято каждой п о верхностью трения соединяемых элеме нтов,
стянутых одним высокопрочным болтом (одним болт оконт акт ом), оценивается соотношением Qbh ≤ Т/ 2 в
каждом из трех образцов.
В случае невыполнения указанного соотношения решение принимается комиссионно с участием заказчика,
проектной и научно-исследоват е льской организаций.
F 16 L 23/02 F 16 L 51/00
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Реферат
Техническое решение относится к области строительства магистральных трубопроводов и предназнечено
для защиты шаровых кранов и трубопровода от возможных вибрационных , сейсмических и взрывных
воздействий Конструкция фрикци -болт выполненный из латунной шпильки с забитмы медным обожженным
клином позволяет обеспечить надежный и быстрый погашение сейсмической нагрузки при землетрясении,
вибрационных вождействий от железнодорожного и автомобильно транспорта и взрыве .Конструкция
фрикци -болт, состоит их латунной шпильки , с забитым в пропиленный паз медного клина, которая
жестко крепится на фланцевом фрикционно- подвижном соединении (ФФПС) . Кроме того между
энергопоглощаюим клином вставляютмс свинффцовые шайбы с двух сторо, а латунная шпилька
вставлдяетт фв ФФПС с медным ободдженным кгильзоц или втулкой ( на чертеже не показана) 1-4 ил.
Описание изобретения Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Патент Великобритании № 1260143, кл. F 2 G, фиг. 2, 1972.
Бергер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М., «Машиностроение», 1966, с. 491. (54) (57) 1.
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты шаровых кранов и трубопроводов от
сейсмических воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны
фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например,
болтовое фланцевое соединение , патент RU №1425406, F16 L 23/02.
Соединение содержит металлические тарелки и прокладки. С увеличением нагрузки происходит взаимное
демпфирование колец -тарелок.
Взаимное смещение происходит до упора фланцевого фрикционно подвижного соедиения (ФФПС), при
импульсных растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфировании, корые работают упруго.
Недостатками известного решения являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия
только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса
по трению. Известно также устройство для фрикционного демпфирования и антисейсмических воздействий,
патент SU 1145204, F 16 L 23/02 Антивибрационное фланцевое соединение трубопроводов
Устройство содержит базовое основание, нескольких сегментов -пружин и несколько внешних пластин. В
сегментах выполнены продольные пазы. Сжатие пружин создает демпфирование
Таким образом получаем фрикционно -подвижное соединение на пружинах, которые выдерживает
сейсмические нагрузки но, при возникновении динамических, импульсных растягивающих нагрузок, взрывных,
сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего
начального положения, при этом сохраняет трубопровод без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и дороговизна, из-за наличия
большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых креплений с пружинами
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых
трущихся поверхностей до одного или нескольких сопряжений в виде фрикци -болта , а также повышение
точности расчета при использования фрикци- болтовых демпфирующих податливых креплений для
шаровых кранов и трубопровода.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что с помощью подвижного фрикци –болта с
пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин, с бронзовой втулкой (гильзой) и свинцовой
шайбой , установленный с возможностью перемещения вдоль оси и с ограничением перемещения за счет
деформации трубопровода под действием запорного элемента в виде стопорного фрикци-болта с
пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
Фрикционно- подвижные соединения состоят из демпферов сухого трения с использованием латунной
втулки или свинцовых шайб) поглотителями сейсмической и взрывной энергии за счет сухого трения,
которые обеспечивают смещение опорных частей фрикционных соединений на расчетную величину при
превышении горизонтальных сейсмических нагрузок от сейсмических воздействий или величин, определяемых
расчетом на основные сочетания расчетных нагрузок, сама опора при этом начет раскачиваться за счет
выхода обожженных медных клиньев, которые предварительно забиты в пропиленный паз стальной
шпильки.
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается
взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные
растягивающие нагрузки при землетрясении и при взрывной, ударной воздушной волне. Фрикци –болт
повышает надежность работы оборудования, сохраняет каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального
трубопровода, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет использования протяжных фрикционных
соединений, работающих на растяжение на фрикци- болтах, установленных в длинные овальные отверстия с
контролируемым натяжением в протяжных соединениях согласно ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр.
74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к соединениям трубчатых элементов
Цель изобретения расширение области использования соединения в сейсмоопасных районах .
На чертеже показано предлагаемое соединение, общий вид.
Соединение состоит из фланцев 1 и 2,латунного фрикци -болтов 3, гаек 4, кольцевого уплотнителя 5.
Фланцы выполнены с помощью латунной шпильки с пропиленным пазом куж забивается медный
обожженный клин и снабжен энергопоглощением .
+
Антисейсмический виброизоляторы выполнены в виде латунного фрикци -болта с пропиленныым пазом ,
кужа забиваенься стопорный обожженный медный, установленных на стержнях фрикци- болтов Медный
обожженный клин может быть также установлен с двух сторон крана шарового
Болты снабжены амортизирующими шайбами из свинца: расположенными в отверстиях фланцев.
Однако устройство в равной степени работоспособно, если антисейсмическим или виброизолирующим
является медный обожженный клин .
Гашение многокаскадного демпфирования или вибраций, действующих в продольном направлении,
осуществляется смянанием с энергопоглощением забитого медного обожженного клина
Виброизоляция в поперечном направлении обеспечивается свинцовыми шайбами , расположенными между
цилиндрическими выступами . При этом промежуток между выступами, должен быть больше амплитуды
колебаний вибрирующего трубчатого элемента, Для обеспечения более надежной виброизоляции и
сейсмозащиты шарового кран с трубопроводом в поперечном направлении, можно установить медный
втулки или гильзы ( на чертеже не показаны), которые служат амортизирующие дополнительными
упругими элементы
Упругими элементами , одновременно повышают герметичность соединения, может служить стальной
трос ( на чертеже не показан) .
Устройство работает следующим образом.
В пропиленный паз латунно шпильки, плотно забивается медный обожженный клин , который является
амортизирующим элементом при многокаскадном демпфировании .
Латунная шпилька с пропиленным пазом , располагается во фланцевом соединени , выполненные из латунной
шпильки с забиты с одинаковым усилием медный обожженный клин , например латунная шпилька , по
названием фрикци-болт . Одновременно с уплотнением соединения оно выполняет роль упругого элемента,
воспринимающего вибрационные и сейсмические нагрузки. Между выступами устанавливаются также
дополнительные упругие свинцовые шайбы , повышающие надежность виброизоляции и герметичность
соединения в условиях повышенных вибронагрузок и сейсмонагрузки и давлений рабочей среды.
Затем монтируются подбиваются медный обожженные клинья с одинаковым усилием , после чего
производится стягивание соединения гайками с контролируемым натяжением .
В процессе стягивания фланцы сдвигаются и сжимают медный обожженный клин на строго определенную
величину, обеспечивающую рабочее состояние медного обожженного клина . свинцовые шайбы применяются
с одинаковой жесткостью с двух сторон .
Материалы медного обожженного клина и медных обожженных втулок выбираются исходя из условия,
чтобы их жесткость соответствовала расчетной, обеспечивающей надежную сейсмомозащиту и
виброизоляцию и герметичность фланцевого соединения трубопровода и шаровых кранов.
Наличие дополнительных упругих свинцовых шайб ( на чертеже не показаны) повышает герметичность
соединения и надежность его работы в тяжелых условиях вибронагрузок при моногкаскадном демпфировании
Жесткость сейсмозащиты и виброизоляторов в виде латунного фрикци -болта определяется исходя из,
частоты вынужденных колебаний вибрирующего трубчатого элемента с учетом частоты собственных
колебаний всего соединения по следующей формуле:
Виброизоляция и сейсмоизоляция обеспечивается при условии, если коэффициент динамичности фрикци болта будет меньше единицы.
Формула
Антисейсмическое фланцевое соединение трубопроводов
Антисейсмическое ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ, содержащее крепежные элементы,
подпружиненные и энергопоглощающие со стороны одного из фланцев, амортизирующие в виде латунного
фрикци -болта с пропиленным пазом и забитым медным обожженным клином с медной обожженной
втулкой или гильзой , охватывающие крепежные элементы и установленные в отверстиях фланцев, и
уплотнительный элемент, фрикци-болт , отличающееся тем, что, с целью расширения области
использования соединения, фланцы выполнены с помощью энергопоглощающего фрикци -болта , с забитимы
с одинаковм усилеи м медым обожженм коллином расположенными во фоанцемом фрикционно-подвижном
соедиении (ФФПС) , уплотнительными элемент выполнен в виде свинцовых тонких шайб , установленного
между цилиндрическими выступами фланцев, а крепежные элементы подпружинены также на участке
между фланцами, за счет протяжности соединения по линии нагрузки .
2. Соединение по и. 1, отличающееся тем, что между медным обожженным энергопоголощающим клином
установлены тонкие свинцовые или обожженные медные шайбы, а в латунную шпильку устанавливает
медная обожженная гильза или втулка .
Фиг 1
Фиг 2
Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6
Фиг 7
Фиг 8
Фиг 9
Рис На рисунке показан узел гасителе динамических
колебаний для демпфирующих сдвиговых компенсаторов для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП
16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
для обеспечения сейсмостойкости, за счет легко сбрасываемости панелей с существующего здания , при импульсных растягивающих нагрузках с
использованием протяжных фрикционно-подвижных соединений с контролируемым натяжением из латунных ослабленных болтов, в поперечном сечении
резьбовой части с двух сторон с образованными лысками, по всей длине резьбы латунного болта и их программная реализация расчета, в среде
вычислительного комплекса SCAD Office c использованием изобретений проф .дтн ПГУПС А.М.Уздина № 154506 «Панель противовзрывная», № 165076 «Опора
сейсмостойкая» , № 2010136746, 1143895, 1168755, 1174616 При сбрасывании навесных легко сбрасываемых панелей с применением фрикционно-подвижных
болтовых соединений для обеспечения сейсмостойкости конструкций здания: масса здания уменьшается, частота собственных колебаний увеличивается,
а сейсмическая нагрузка падает
При компьютерном моделировании в ПК SCAD использовалось изобретение СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ
ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ , патент № 2010 136 746
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2010 136 746
(13)
A
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(51) МПК 2010 136 746

E04C 2/00 (2006.01)
(12) ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Состояние делопроизводства:Экспертиза завершена (последнее изменение статуса: 02.10.2013)
(21)(22) Заявка: 2010136746/03, 01.09.2010
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество "Теплант" (RU)
Приоритет(ы):
(72) Автор(ы):
Подгорный Олег Александрович (RU),
(22) Дата подачи заявки: 01.09.2010
Акифьев Александр Анатольевич (RU),
(43) Дата публикации заявки: 20.01.2013 Бюл. № 2 Тихонов Вячеслав Юрьевич (RU),
Родионов Владимир Викторович (RU),
Адрес для переписки:
Гусев Михаил Владимирович (RU),
443004, г.Самара, ул.Заводская, 5, ОАО "Теплант" Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
(57) Формула изобретения № 2010 136 746
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение проема/проемов рассчитанной площади для снижения до
допустимой величины взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем, что в объеме
каждого проема организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей, ограниченных эластичным огнестойким материалом и установленных на
легкосбрасываемых фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и землетрясении, при этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во
всем объеме проема, а в момент взрыва и землетрясения под действием взрывного давления обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют
их выброс из проема и соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных,
скользящих соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм жесткости, состоящих из стальных регулируемых
натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности, позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия
115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению
конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая
распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя
разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального
и вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив
«сэндвич»-панель и создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо
при монтаже здания и сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются, проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК SCAD
7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARK ES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном при
объектном строительном полигоне прямо на строительной площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем допустимые
расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»-панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные
при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике разработанной испытательным центром ОО «Сейсмофонд» - «Защита и
безопасность городов».
(19)
RU
2 148805 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(11)
2 148 805
(13)
C1
(51) МПК

G01L 5/24 (2000.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: не действует (последнее изменение статуса: 19.09.2011)
Пошлина:учтена за 3 год с 27.11.1999 по 26.11.2000
(21)(22) Заявка: 97120444/28, 26.11.1997
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.1997
(45) Опубликовано: 10.05.2000 Бюл. № 13
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чесноков А.С., Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на
высокопрочных болтах. - М.: Стройиздат, 1974, с.73-77. SU 763707 A, 15.09.80. SU 993062 A, 30.01.83. EP 0170068 A'', 05.02.86.
Адрес для переписки:
190031, Санкт-Петербург, Фонтанка 113, НИИ мостов
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРУЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
(71) Заявитель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(72) Автор(ы):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов В.В.(RU),
Хусид Р.Г.(RU),
Миролюбов Ю.П.(RU)
(73) Патентообладатель(и):
Рабер Лев Матвеевич (UA),
Кондратов Валерий
Владимирович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU),
Миролюбов Юрий Павлович
(RU)
(57) Реферат:
Изобретение относится к области мостостроения и другим областям строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
В эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от исходного положения. Предварительно ослабляют ее
затягивание. Замеряют при затягивании значение момента закручивания гайки в области упругих деформаций. Определяют приращение момента закручивания.
Приращение усилия натяжения болта определяют по рассчетной формуле. Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение
приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия натяжения болта на его диаметр. Технический результат заключается в возможности
проведения испытаний в конкретных условиях эксплуатации соединений для повышения точности результатов испытаний.
Изобретение относится к технике измерения коэффициента закручивания резьбового соединения, преимущественно высокопрочных болтов, и может быть
использовано в мостостроении и других отраслях строительства и эксплуатации металлоконструкций для определения параметров затяжки болтов.
При проверке величины натяжения N болтов, преимущественно высокопрочных, как на стадии приемки выполненных работ (Инструкция по технологии устройства
соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов. ВСН 163-69. М. , 1970, с. 10-18. МПС СССР, Минтрансстрой СССР), так и в период обследования
конструкций (строительные нормы и правила СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. - М., Стройиздат, 1987, с. 25-27), используют
динамометрические ключи. Этими ключами измеряют момент закручивания Mз, которым затянуты гайки.
Основой этой методики измерений является исходная формула (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов. М.,Транспорт, 1971, с. 60-64):
Mз = Ndk,
где d - номинальный диаметр болта;
k - коэффициент закручивания, зависящий от условий трения в резьбе и под опорой гайки.
Измеряя тем или иным способом прикладываемый к гайке момент закручивания, рассчитывают при известном коэффициенте закручивания усилие натяжения болта
N.
Очевидно, что при достаточной точности регистрации моментов точность данной методики зависит от того, в какой мере действительные коэффициенты
закручивания k соответствуют расчетным величинам.
Методика обеспечивает необходимую точность проверки величины натяжения болтов, как правило, лишь на стадии приемки выполненных работ, поскольку
предусматриваемая технологией постановки болтов стабилизация коэффициента k кратковременна.
Значения k для болтов, находящихся в эксплуатируемых конструкциях, может изменяться в широких пределах, что вносит существенную неточность в результаты
измерений. По данным Чеснокова А.С. и Княжева А.Ф. ("Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах". М., Стройиздат, 1974, табл. 17, с. 73) коэффициент
закручивания зависит от качества смазки резьбы и может изменяться в пределах 0,12-0,264. Таким образом измеренные усилия в болтах с помощью
динамометрических ключей могут отличаться от фактических значений более чем в 2 раза.
Известен более прогрессивный способ непосредственного измерения усилий в болтах, где величина коэффициента k не оказывает влияния на результаты измерений.
Способ реализован с помощью устройства (А.св. N 1139984 (СССР). Устройство для контроля усилий затяжки резьбовых соединений (Бокатов В.И., Вишневский И.И.,
Рабер Л.М., Голиков С.П. - Заявл. 08.12.83, N 3670879), опыт применения которого выявил его надежную работу в случае сравнительно непродолжительного (до пяти
лет) срока эксплуатации конструкций. При более длительном сроке эксплуатации срабатывание предусмотренных конструкцией устройства пружин происходит
недостаточно четко, поскольку с течением времени неподвижный контакт резьбовой пары приводит к увеличению коэффициента трения покоя. Этот коэффициент
иногда достигает таких величин, что величина момента сил трения в резьбе превосходит величину крутящего момента, создаваемого преднапряженными пружинами.
Естественно в этих условиях пружины срабатывать не могут.
Существенно ограничивает применение устройства необходимость свободно выступающей над гайкой резьбы болта не менее, чем на 20 мм. Наличие таких болтов в
узлах и прикреплениях должно специально предусматриваться.
В целом независимо от способа измерения усилий в болтах, в случае выявления недостаточного их натяжения необходимо назначить величину момента закручивания
для подтяжки болтов. Для назначения этого момента необходимы знания фактического значения коэффициента закручивания k.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является способ измерения коэффициента закручивания болтов с учетом влияния
времени, аналогичному влиянию качества изготовления болтов (Чесноков А. С. , Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.,
Стройиздат, 1974, с. 73, последний абзац).
Способ состоит в раскручивании гайки и извлечении болта из конструкции, определении коэффициента ki в лабораторных условиях (см. тот же источник, с. 74-77)
путем одновременного обеспечения и контроля заданного усилия N и прикладываемого к гайке момента M.
Очевидно, что столь трудоемкий способ не может быть широко использован, поскольку для статистической оценки необходимо произвести испытания нескольких
десятков или даже сотен болтов. Кроме того, при извлечении болта из конструкции резьбу гайки прогоняют по окрашенной или загрязненной резьбе болта, а
испытания в лабораторных условиях производят, как правило, не на том участке резьбы, на котором болт быть сопряжен с гайкой в пакете. Все это ставит под
сомнение достоверность результата испытаний.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания. Затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота в области упругих
деформаций производят с замером значения момента закручивания гайки и определяют приращение момента закручивания. При этом приращение усилия
натяжения болта определяют по формуле
ΔN = Ai/A22•ai/a22•α
i
/60o(170-0,96δ), кH, (1)
где A, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
o
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
Такой способ позволяет в отличие от прототипа проводить испытания болтов в эксплуатируемом соединении и повысить точность определения величины
коэффициента закручивания за счет исключения необходимости прогона резьбы гайки по окрашенной или загрязненной резьбе болта. Кроме того, в отличие от
прототипа испытания проводят на том же участке резьбы, на котором болт сопряжен с гайкой постоянно. Способ осуществляется следующим образом:
- с помощью динамометрического ключа измеряют момент закручивания гайки испытуемого болта - Mз;
- производят ослабление затягивания гайки испытуемого болта до момента (0,1 . . . 0,2) Mз и измеряют фактическую величину этого момента (исходное положение) Mн;
- наносят, например, мелом, метки на двух точках гайки и соответственно на пакете. Угол между метками соответствует заданному углу поворота гайки; как правило,
этот угол составляет 60o.
- поворачивают гайку на заданный угол αo и измеряют величину момента закручивания гайки по достижении этого угла - Mк.
- вычисляют приращение момента закручивания
ΔM = Mк-Mн, Hм;
- определяют соответствующее повороту гайки на угол αo приращение усилия натяжения болта ΔN по эмпирической формуле (1);
- производят вычисление коэффициента закручивания k болта диаметром d:
k = ΔM/ΔNd.
Формула для определения ΔN получена в результате анализа специально проведенных экспериментов, состоящих в исследовании влияния толщины пакета и
уточнении влияния толщины и количества деталей, составляющих пакет эксплуатируемого соединения, на стабильность приращения усилия натяжения болтов при
повороте гайки на угол 60o от исходного положения.
Поворот гайки на 60o соответствует середине области упругих деформаций болта (Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов - М., Транспорт, 1974, с.
65-68). В пределах этой области, равному приращению угла поворота гайки, соответствует равное приращение усилий натяжения болта. Величина этого приращения в
плотно стянутом болтами пакете, при постоянном диаметре болта зависит от толщины этого пакета. Следовательно, поворот гайки на определенный угол в области
упругих деформаций идентичен созданию в болте заданного натяжения. Этот эффект явился основой предложенного способа определения коэффициента
закручивания.
Угол поворота гайки 60o технологически удобен, поскольку он соответствует перемещению гайки на одну грань. Погрешность системы определения коэффициента
закручивания, характеризуемая как погрешностью выполнения отдельных операций, так и погрешностью регистрации требуемых параметров, составляет около ± 8%
(см. Акт испытаний).
Таким образом, предложенный способ определения коэффициента закручивания резьбовых соединений дает возможность проводить испытания в конкретных
условиях эксплуатации соединений, что повышает точность полученных результатов испытаний.
Полученные с помощью предложенного способа значения коэффициента закручивания могут быть использованы как при определении усилий натяжения болтов в
период обследования конструкций, так при назначении величины момента для подтяжки болтов, в которых по результатам обследования выявлено недостаточное
натяжение.
Эффект состоит в повышении эксплуатационной надежности конструкций различного назначения.
Формула изобретения
Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения, заключающийся в измерении параметров затяжки соединения, по которым вычисляют
коэффициент закручивания, отличающийся тем, что в эксплуатируемом соединении производят затягивание гайки на заданную величину угла ее поворота от
исходного положения, произведя предварительно для этого ослабление ее затягивания, с замером значения момента закручивания гайки в области упругих
деформаций и определяют приращение момента закручивания, при этом приращение усилия натяжения болта определяют по формуле
где Ai, A22 - площади поперечного сечения испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
ai, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм;
α
i
- угол поворота гайки от исходного положения;
δ - толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм,
а коэффициент закручивания резьбового соединения определяют как отношение приращения момента закручивания гайки к произведению приращения усилия
натяжения болта на его диаметр.
2413098 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(19)
RU
(11)
2 413 098
(13)
C1
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, (51) МПК
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
 F16B 31/02 (2006.01)
 G01N 3/00 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.08.2017)
Пошлина:учтена за 7 год с 20.11.2015 по 19.11.2016
(21)(22) Заявка: 2009142477/11, 19.11.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.11.2009
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 19.11.2009
(45) Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1753341 A1, 07.08.1992. SU
1735631 A1, 23.05.1992. JP 2008151330 A, 03.07.2008. WO 2006028177 A1, 16.03.2006.
(72) Автор(ы):
Кунин Симон Соломонович (RU),
Хусид Раиса Григорьевна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ИНЖИНИРИНГОВАЯ ФИРМА "ПАРТНЁР" (RU)
Адрес для переписки:
197374, Санкт-Петербург, ул. Беговая, 5, корп.2, кв.229, М.И. Лифсону
(54) СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ С ВЫСОКОПРОЧНЫМИ БОЛТАМИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами. Способ обеспечения несущей
способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами включает приготовление образца-свидетеля, содержащего элемент
металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых, предварительно обработанные по проектной технологии, соединяют
высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции 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. В качестве показателя сравнения используют
проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта. 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. В результате повышается надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к методам диагностики фрикционных соединений металлоконструкций с высокопрочными болтами, но может быть использовано для
определения фактического напряженно-деформированного состояния болтовых соединений в различных конструкциях, в частности стальных мостовых конструкциях,
как находящихся в эксплуатации, так и при подготовке отдельных узлов к монтажу.
Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки (неразъемные), а также с помощью болтовых фрикционных соединений, в которых
передача усилия обжатия соединяемых элементов высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям усилием обжатия
болтов до 22 т и выше.
Расчетное предельное состояние фрикционного соединения характеризуется наступлением общего сдвига по среднему ряду болтов. Сдвигающее усилие, отнесенное
к одному высокопрочному болту и одной плоскости трения, определяют по формуле:
где k - обобщенный коэффициент однородности, включающий также коэффициент работы мостов m1=0,9; m2 - коэффициент условий
работы соединения; Рн - нормативное усилие натяжения болта; fн - нормативный коэффициент трения.
В настоящее время основным нормативными показателями несущей способности фрикционных соединений с высокопрочными болтами, которые отражаются в
проектной документации, являются усилие натяжения болта и нормативный коэффициент трения, с учетом условий работы фрикционного соединения. Нормативное
усилие натяжения болтов назначается с учетом механических характеристик материала и его определяют по формуле:
, где Р - усилие натяжения
болта (кН); М - крутящий момент, приложенный к гайке для натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); d - диаметр болта (мм); k - коэффициент,
который должен быть в пределах 0,17-0,22 при коэффициенте трения (f≥0,55).
Как на стадии сборки соединений, так и в случае проведения ремонтных работ с разборкой ранее выполненных соединений важными являются вопросы оценки
коэффициентов трения по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов. Этот вопрос приобретает особую актуальность в случае сочетания металлических
поверхностей, находящихся в эксплуатации с новыми элементами, а также для оценки возможности повторного использования высокопрочных болтов. В качестве
нормативного коэффициента трения принимается среднестатистическое значение, определенное по возможно большему объему экспериментального материала
раздельно для различных методов подготовки контактных поверхностей.
Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость контактных соединений выполняется при коэффициенте трения
поверхностей f≥0,55. Это значение можно принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному значению Ктр. для
монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно перед сборкой абразивно-струйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5
и шероховатостью Rz≥40 мкм. Сдвигающие усилия определяют обычно по показаниям испытательного пресса, а обжимающие - по суммарному усилию натяжения
болтов. Отклонение усилия натяжения и возможные их изменения при эксплуатации могут приводить к тем или иным неточностям в определении коэффициентов
трения.
Частично, указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и обеспечения требуемой величины f≥0,55 решена применением
разработанного НПЦ Мостов съемного покрытия «Контакт» (патент РФ №2344149 на изобретение «Антикоррозионное покрытие и способ его нанесения», которое
обеспечивает временную защиту от коррозии отдробеструенных в условиях завода колотой стальной дробью контактных поверхностей мостовых пролетных
конструкций на период их транспортировки и хранения в течение 1-1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте). Непосредственно перед монтажом
покрытие «Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко снимается «чулком» с контактных поверхностей, после чего сборка конструкций может
производиться без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.
Однако в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с пролетными строениями осуществляется с помощью захватов,
фиксируемых в отверстиях контактных поверхностей, временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На строительном объекте
приходится производить повторную абразивно-струйную обработку присоединительных поверхностей, т.к. они после длительной эксплуатации на открытом воздухе
обильно покрыты продуктами ржавления. Выполнение дополнительной очистки значительно увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях
открытой атмосферы и удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые показатели очистки металла труднодостижимы, что, в
конечном счете, вызывает снижение фрикционных показателей, соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а следовательно, приводят к
снижению качества монтажных работ.
Эксплуатация мостовых конструкций, срок службы которых составляет 80-100 лет, подразумевает постоянное воздействие на контактные соединения климатических
факторов, соответствующих в пределах Российской Федерации умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых нагрузок от транспорта,
движущегося по мостам, поэтому со временем требуется замена узлов металлоконструкции. Более того, в настоящее время обработка металлических поверхностей
металлоконструкций осуществляется в заводских условиях, и при поставке их указываются сведения об условиях обработки поверхности, усилие натяжения
высокопрочных болтов и т.п.
Однако момент поставки и монтаж металлоконструкции может разделять большой временной период, поэтому возникает необходимость проверки фактической
надежности работы фрикционного соединения с высокопрочными болтами перед монтажом, для обеспечения надежности при их эксплуатации, причем возможность
проверки предусмотрена условиями поставки посредством приложения тестовых пластин
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы в целом свидетельствует о необходимости совершенствования диагностической и
инструментальной базы, способствующей повышению эффективности реновационных и ремонтных работ конструкций различного назначения.
Качество фрикционных соединений на высокопрочных болтах, в конечном итоге, характеризуется отсутствием сдвигов соединяемых элементов при восприятии
внешней нагрузки как на срез, так и растяжение. Сопротивление сдвигу во фрикционных соединениях можно определять по формуле:
где
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Yb - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества (n) болтов, необходимых
для восприятия расчетного усилия; Abn - площадь поперечного сечения болта; f - коэффициент трения по соприкасающимся поверхностям соединенных элементов; Yh коэффициент надежности, зависящий от способа натяжения болтов, коэффициента трения f, разницы между диаметрами отверстий и болтов, характера действующей
нагрузки (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.8-10).
Известен способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения (патент РФ №2148805, G01L 5/24, опубл. 10.05.2000 г.), заключающийся в
отношении измеряемого момента закручивания гайки к произведению определяемого усилия натяжения болта на его диаметр. Измерения проводят без извлечения
болта из конструкций, путем затягивания гайки на контролируемую величину угла ее поворота от исходного положения с замером значения момента закручивания в
области упругих деформаций и определения приращения момента затяжки. Приращение усилия натяжения болта определяют по формуле (4):
где
А, А22 - площади поперечного сечения, мм2; a, a22 - шаг резьбы испытываемого болта и болта диаметром 22 мм2; αi - угол поворота гайки от исходного положения; σ толщина пакета деталей, соединенных испытываемым болтом, мм.
Следует отметить, что измерение значения момента закручивания гайки производятся с неизвестными коэффициентами трения контактных поверхностей и
коэффициентом закручивания, т.к. затягивание гайки на заданную величину поворота (α=60°) от исходного положения производят после предварительного ее
ослабления, поэтому он может отличаться от расчетного (нормативного), что не позволяет определить фактические значения усилий в болтах как при затяжке, так и
при эксплуатационных нагрузках. Невозможность точной оценки усилий приводит к необходимости выбора болтов и их количества на основании так называемого
расчета в запас.
В процессе патентного поиска выявлено много устройств, реализующих измерение усилия сдвига (силы трения покоя), например (патенты РФ №2116614, 2155942 и
др.). В них усилие в момент сдвига фиксируется с помощью электрического сигнала или заранее оттарированной шкалы динамометрического ключа, но точность
измерения и область возможного применения их ограничена, т.к. не позволяет реализовать как при сборочном монтаже металлоконструкций, так и в процессе их
эксплуатации с целью проведения восстановительного ремонта.
Известен способ определения деформации болтового соединения, который заключается в том, что две пластины 1 и 2 устанавливают на накладке 3, скрепляют
пластины 1 и 2 с накладкой 3 болтами 4 и 5, расположенными на одной оси, к пластинам 1 и 2 прикладывают усилие нагружения и определяют величину смещения
между ними. О деформации судят по отношению между величиной смещения между пластинами 1 и 2 и приращением усилия нагружения, при этом величину
смещения определяют между пластинами 1 и 2 вдоль оси, на которой расположены болты 4 и 5 (Патент №1753341, опубл. 07.08. 1992 г.). На практике этого может и
не быть, если болты, например, расположены несимметрично по отношению к направлению действия продольной силы N, в силу чего часть контактных площадей
будет напряжена интенсивнее других. Поэтому сдвиг в них может произойти раньше, чем в менее напряженных. В итоге, это может привести к более раннему
разрушению всего соединения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ определения несущей способности фрикционного соединения с
высокопрочными болтами (Рабер Л.М. Соединения на высокопрочных болтах, Днепропетровск: Системные технологии, 2008 г., с.35-36). Сущность способа
заключается в определении усилия сдвига посредством образцов-свидетелей, который заключается в том, что образцы изготавливают из стали, применяемых и
собираемых конструкциях. Контактные поверхности обрабатывают по технологии, принятой в проекте конструкций. Образец состоит из основного элемента и двух
накладок, скрепленных высокопрочным болтом с шайбами и гайкой. Сдвигающие или растягивающие усилия испытательной машины определяют по показаниям
прибора. Затем определяют коэффициент трения, который сравнивают с нормативным значением и в зависимости от величины отклонения осуществляют меры по
повышению надежности работы металлоконструкции, в основном, путем повышения коэффициента трения.
К недостаткам способа относится то, что отклонение усилий натяжения и возможные их изменения в процессе нагружения образцов могут приводить к тем или иным
неточностям в определении коэффициента трения, т.к. коэффициент трения может меняться и по другим причинам как климатического, так и эксплуатационного
характера. Кроме того, неизвестно при каком коэффициенте «k» определялось расчетное усилие натяжения болтов, поэтому фактическое усилие сдвига нельзя с
достаточной точностью коррелировать с усилием натяжения. Следует отметить, что в качестве сдвигающего устройства применяются специальные средства (пресса,
испытательные машины), которых на объекте монтажа или сборки металлоконструкции может не быть, поэтому желательно применить более точное и надежное
устройство для определения усилия сдвига.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными
болтами, устраняющего недостатки, присущие прототипу и позволяющие повысить надежность монтажа и эксплуатации металлоконструкций с высокопрочными
болтами.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения с высокопрочными болтами,
включающий приготовление образца-свидетеля, содержащего основной элемент металлоконструкции и накладку, контактирующие поверхности которых
предварительно обработаны по проектной технологии, соединяют их высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта,
устанавливают 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, в зависимости от величины отклонения осуществляют необходимые действия, внесены изменения, а
именно:
- в качестве показателя сравнения используют расчетное усилие натяжения, высокопрочного болта, полученное при заданном (проектном) значении величины k;
- в качестве устройства для определения усилия сдвига на образце-свидетеле используют устройство, защищенное патентом РФ №88082 на полезную модель,
обладающее рядом преимуществ и обеспечивающее достоверность и точность измерения усилия сдвига.
В зависимости от отклонения отношения между усилием сдвига и усилием натяжения высокопрочного болта от оптимального значения, для обеспечения надежности
работы фрикционного соединения металлоконструкции при монтаже ее изменяют натяжение болта и/или проводят дополнительную обработку контактирующих
поверхностей.
В качестве показателя сравнения выбрано усилие натяжения болта, т.к. в процессе проведенных исследований установлено, что оптимальным отношением усилия
сдвига к усилию натяжения болта равно 0,56-0,60.
Учитывая то, что при проектировании предусмотрена возможность увеличения усилия закручивания высокопрочных болтов на 10-20%, то это действие позволяет
увеличить сопротивление сдвигу, если отношение усилия сдвига к усилию натяжения болта отличается от оптимального в пределах 0,50-0,54. Если же это отношение
меньше 0,5, то кроме увеличения усилия натяжения высокопрочного болта необходимо проведение дополнительной обработки контактирующих поверхностей, т.к.
при значительном увеличении момента закручивания можно сорвать резьбу, поэтому увеличивают коэффициент трения. Если же величина отношения усилия сдвига
к усилию натяжения более 0,60, это означает, что усилие натяжения превышает нормативную величину, и для надежности металлоконструкции натяжение можно
ослабить, чтобы не сорвать резьбу.
Использование вышеуказанного устройства для определения усилия сдвига обусловлено тем, что оно является переносным и обладает рядом преимуществ перед
известными устройствами. Оно содержит неподвижную и сдвигаемую детали, узел сжатия и узел сдвига, выполненный в виде рычага, имеющего отверстие под
нагрузочный болт, оснащенный силоизмерительным устройством, причем неподвижная деталь выполнена из двух стоек, торцевые поверхности которых скреплены
фигурной планкой, каждая из стоек снабжена отверстиями под болтовое соединение для крепления к металлоконструкции, а также отверстием для вала, на котором
закреплен рычаг, с возможностью соединения его с фигурной планкой, а между выступом рычага и сдвигаемой деталью металлоконструкции установлен
самоустанавливающийся сухарик, выполненный из закаленного материала. В качестве силоизмерительного устройства используется динамометрический ключ с
предварительно оттарированной шкалой для фиксации момента затяжки.
Ниже приводится реализация предлагаемого способа обеспечения несущей способности металлоконструкции на примере мостового пролета.
На чертеже приведена основная часть устройства и образец-свидетель.
Устройство состоит: из корпуса 1, рычага 2, насаженного на вал 3, динамометричесого ключа 4, снабженного шкалой 5 и накидной головкой 6, болтовое соединение,
состоящее из болта 7 и гайки 8, плавающий сухарик 9, выполненный из закаленной стали, образец-свидетель состоит из металлической накладки 10, пластины 11
обследуемой металлоконструкции, соединенные между собой высокопрочным болтовым соединением 12, а также болтовое соединение 13, предназначенное для
крепление корпуса измерительного устройства к неподвижной металлической пластине 11.
Способ реализуется в следующей последовательности. Собирается образец-свидетель путем соединения тестовой накладки 10 с пластиной металлоконструкции 11,
если производится ремонт на обследуемом объекте, причем контактирующая поверхность пластины обрабатывается дробепескоструйным способом, чтобы
обеспечить нормативный коэффициент трения f>0,55 или, если же осуществляется заводская поставка перед монтажом, то берут две тестовых накладки,
контактирующие поверхности которых уже обработаны в заводских условиях. Соединение пластин 10, 11 осуществляют высокопрочным болтом и гайкой с
применением шайб. Усилие натяжения высокопрочного болта должна соответствовать проектной величине. Расчетный момент закручивания определяют по формуле
2. Затем на неподвижную пластину 11 устанавливают устройство для определения усилия сдвига путем закрепления корпуса 1, болтовым соединением 12 (болт,
гайка, шайбы) таким образом, чтобы сухарик 9 соприкасался с накладкой 10 и рычагом 2, размещенным на валу 3. Далее, динамометрический ключ 4, снабженный
оттарированной шкалой 5, посредством сменной головки 6 надевается на болт 7. Устройство готово к работе.
Вращением динамометрического ключа 4 осуществляют нагрузку на болт 7. Усилие натяжения болта через рычаг 5 передается на сухарик 9, который воздействует на
сдвигаемую деталь 10 (тестовая пластина). Момент закручивания болта 7 фиксируется на шкале 5 динамометрического ключа 4. В момент сдвига детали 10 фиксируют
полученную величину. Это усилие и является усилием сдвига (силой трения покоя). Сравнивают полученную величину момента сдвига (Мсд) с расчетной величиной моментом закручивания болта (Мр). В зависимости от величины Мсд/Мз производят действия по обеспечению надежности монтажа конкретной металлоконструкции,
а именно:
- при отношении Мсд/Мз=0,54-0,60, т.е. соответствует или близко к оптимальному значению, корректировку в технологию монтажа не вносят;
- при отношении Мсд/Мз=0,50-0,53, то при монтаже металлоконструкции увеличивают усилие натяжения высокопрочного болтов примерно на 10-15%;
- при отношении Мсд/Мз<0,50 необходимо кроме увеличения усилия натяжения высокопрочных болтов при монтаже металлоконструкции дополнительно обработать
контактирующие поверхности поставленных заводом деталей металлоконструкции дробепескоструйным методом.
При отношении Мсд/Мз>0,60, целесообразно уменьшить усилие натяжения болта, т.к. возможно преждевременная порча резьбы из-за перегрузки.
Все эти действия позволят повысить надежность эксплуатации смонтированной металлоконструкции.
Преимуществом предложенного способа обеспечения несущей способности металлоконструкций заключается в его универсальности, т.к. его можно использовать для
любых болтовых соединений на высокопрочных болтах независимо от сложности конструкции, диаметров крепежных болтов и методов обработки соприкасающихся
поверхностей, причем т.к. измерение усилия сдвига на обследуемой конструкции и образце производятся устройством при сопоставимых условиях, оценка несущей
способности является наиболее достоверной.
В настоящее время предлагаемый способ прошел испытания на нескольких строительных площадках и выданы рекомендации к его применению в отрасли.
Формула изобретения
1. Способ обеспечения несущей способности фрикционного соединения металлоконструкций с высокопрочными болтами, включающий приготовление образцасвидетеля, содержащего элемент металлоконструкции и тестовую накладку, контактирующие поверхности которых предварительно обработаны по проектной
технологии, соединяют высокопрочным болтом и гайкой при проектном значении усилия натяжения болта, устанавливают на элемент металлоконструкции
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, отличающийся тем, что
в качестве показателя сравнения используют проектное значение усилия натяжения высокопрочного болта, 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.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отношении усилия сдвига к проектному усилию натяжения высокопрочного болта в диапазоне 0,54-0,60 корректировку
технологии монтажа 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 металлоконструкции.
2472981 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
(19)
RU
(11)
2 472 981
(13)
C1
(51) МПК
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

F16B 5/02 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 07.03.2017)
Пошлина:учтена за 5 год с 18.06.2015 по 17.06.2016
(21)(22) Заявка: 2011125214/12, 17.06.2011
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
17.06.2011
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 17.06.2011
(45) Опубликовано: 20.01.2013 Бюл. № 2
(72) Автор(ы):
Андрейченко Игорь Леонардович (RU),
Полатиди Людмила Борисовна (RU),
Бурцева Ирина Валерьевна (RU),
Бугреева Светлана Ильинична (RU),
Красинский Леонид Григорьевич (RU),
Миллер Олег Григорьевич (RU),
Шумягин Николай Николаевич (RU)
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 176199 A1, 15.09.1992. SU 1751463 A1, 30.07.1992. RU 2263828 (73) Патентообладатель(и):
C1, 10.11.2005. WO 2004/099632 A1, 18.11.2004. DE 202004012044 U1, 19.05.2005.
Открытое акционерное общество
"Авиадвигатель" (RU)
Адрес для переписки:
614990, г.Пермь, ГСП, Комсомольский пр-кт, 93, ОАО "Авиадвигатель", отдел защиты интеллектуальной собственности
(54) БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения и может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора
газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по
окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами. Каждое
отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении. При этом b/a=1,361,5; с>(2,5-3)×b, где а - размер сечения втулки в радиальном направлении; b - размер сечения втулки в окружном направлении; с - длина окружности между
центральными отверстиями соседних втулок. Обеспечивается повышение циклического ресурса и надежности болтового соединения вращающихся деталей при
высоких параметрах работы путем разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения, может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора
газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения.
Известно болтовое соединение, включающее цилиндрическую разгрузочную втулку с круглым сечением, которую используют для центровки и разгрузки болта,
снижения напряжений среза в самом болте и исключения сдвиговых деформаций в соединяемых деталях (Атлас. Детали машин. В.Н.Быков, С.П.Фадеев, Издательство
«Высшая школа», 1969 г., с.83, рис.3.4). При вращении деталей в районе отверстий под болты возникают напряжения. Наличие концентратора напряжения,
повышающего уровень действующих напряжений в 3-4 раза, является основным недостатком такой конструкции, снижающим циклическую долговечность и ресурс
деталей.
В авиадвигателестроении широко применяется соединение деталей с помощью стяжных болтов. Отверстия под болты, являющиеся концентраторами напряжений,
могут быть расположены в полотне дисков и на выносных фланцах деталей. Выносные фланцы применяют для удаления концентратора в виде отверстия из полотна
диска.
Наличие концентратора напряжений - круглого отверстия под болт, которое повышает уровень действующих напряжений в 3-4 раза и снижает ресурс деталей,
является основным недостатком такой конструкции.
Практически эта проблема решается путем выполнения выкружек типа «короны» во фланцах, что обеспечивает достаточную разгрузку отверстий. Эффективность
подобной доработки деталей подтверждена испытаниями и широко используется, например, во фланцах под балансировочные грузики лабиринтов диска 13-ой
ступени ротора компрессора высокого давления (КВД) двигателей ПС-90А, ПС-90А2 (А.А.Иноземцев, М.А.Нихамкин, В.Л.Сандрацкий. Основы конструирования
авиационных двигателей и энергетических установок, том 4,стр.109).
Наиболее близким к заявляемой конструкции соединения является узел соединения, включающий пакет деталей, цилиндрическую втулку и болт с гайкой. В деталях
выполнены круглые отверстия (Патент РФ №2263828, F16B 5/02, 2005 г.).
Недостатком известного узла является круглая форма отверстий под втулку, вызывающая повышенные напряжения в болте и в соединяемых деталях, снижающие
циклический ресурс и надежность болтового соединения при вращении деталей.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении циклического ресурса и надежности болтового соединения вращающихся деталей при
высоких параметрах работы путем разгрузки зон концентрации напряжений в указанных деталях.
Сущность изобретения заключается в том, что в болтовом соединении вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по окружности отверстиями,
внутри которых на высоту пакета деталей установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами, согласно п.1 формулы изобретения,
каждое отверстие выполнено овальной формы и вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом
b/а=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
Кроме того по п.2 формулы для обеспечения изолированности полостей ступеней компрессора и сохранения необходимой площади контакта между деталями и
болтом необходимо соблюдать следующее соотношение:
(a-d)/2>1,4 мм,
где d - диаметр отверстия втулки под болт.
Конфигурация втулки и размеры отверстия под нее выбраны на оснований анализа геометрии дисков и расчетов напряженно-деформированного состояния.
Было обнаружено, что выполнение отверстий овальной формы, вытянутых в окружном направлении, и выполнение втулки с соответствующим овальным при
соотношениях:
b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)×b,
позволяет эффективно разгружать зоны концентрации напряжений и повышать расчетные значения циклического ресурса деталей, оцененного по условной кривой
малоцикловой усталости для дисковых сплавов (Технический отчет №12045, М., ЦИАМ, 1993. Развитие методики управления ресурсами авиационного ГТД с целью
повышения прочностной надежности, увеличения ресурсов и сокращения затрат при ресурсных испытаниях (применительно к двигателю ПС-90А и его
модификациям)).
Втулки с овальным сечением выполняют в заявляемой конструкции следующие функции:
- обеспечивают фиксацию деталей относительно друг друга;
- сохраняют необходимую площадь контакта между фланцами и стандартным болтом круглой формы;
- обеспечивают изолированность полостей секций (ступеней) компрессора.
Кроме того, применение втулок заявляемой конструкции упрощает процесс сборки деталей компрессора, а при изготовлении втулок из легкого и прочного материала
- позволяет снижать массу фланцев дисков и всего ротора в целом.
Анализ результатов расчетов показывает, что заявляемое болтовое соединение имеет перспективу использования в современных двигателях последнего поколения.
В случае если b/а<1,36, форма отверстия стремится к окружности, возрастает уровень окружных напряжений в отверстиях соединяемых деталей, следовательно,
снижается циклическая долговечность.
В случае если b/а>1,5, отверстие больше вытянуто в окружном направлении, при этом уменьшается площадь цилиндрического сечения сопрягаемых деталей, что
повышает риск потери несущей способности, возрастает уровень радиальных напряжений и снижается циклическая долговечность.
В случае если с≤2,5b, расстояние между центрами отверстий уменьшается, пропорционально уменьшается и площадь цилиндрического сечения соединяемых
деталей, что повышает риск потери несущей способности.
Соотношение с>3b приводит к тому, что расстояние между центрами отверстий увеличено, линии действий окружных напряжений при этом выравниваются, а эффект
снижения концентраций напряжений уменьшается.
Кроме того, по п.2 формулы изобретения, для сохранения необходимой площади контакта между деталями и болтом, а также из технологических соображений
необходимо соблюдать следующее соотношение: (a-d)/2>1,4 мм. В противном случае возникают технологические сложности с изготовлением втулки, т.к. толщина
стенки втулки слишком мала. Кроме того, в тонкой стенке втулки возникают недопустимо высокие напряжения.
Таким образом, при высоких параметрах работы использование данной конструкции болтового соединения дает возможность не только выравнивать напряжения по
толщине пакета деталей и в болтах, но и значительно снижать уровень действующих напряжений в соединяемых деталях, повышая их ресурс.
На фиг.1 представлено сечение пакета соединяемых деталей с втулкой, имеющей овальное сечение, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. На фиг.3 показано болтовое
соединение в сборке деталей ротора КВД в аксонометрии.
Болтовое соединение включает пакет вращающихся деталей газотурбинного двигателя (ГТД), например, фланца 1 диска первой ступени (КВД), фланца 2 вала КВД и
диска 3 второй ступени КВД. В деталях 1, 2, 3 выполнены овальные отверстия 4, вытянутые в окружном направлении под втулку 5 с таким же овальным сечением и
размерами а и b в радиальном и окружном направлениях, соответственно. В отверстии 4 втулка 5 размещена на всю толщину пакета деталей 1, 2, 3. Во втулке 5
имеется круглое центральное отверстие 6 диаметром d под стандартный стяжной болт 7 круглого сечения. Диаметр головки болта 7 и наружный диаметр гайки 8
перекрывают при сборке радиальный размер а втулки 5 при соблюдении условия
(a-d)/2>1,4 мм.
Втулка 5 обеспечивает изолированность полостей ступеней компрессора, сохраняет необходимую площадь контакта между фланцами и стяжным болтом 7.
Отверстия 6 расположены равномерно по всей длине окружности соединяемых деталей 1, 2, 3, при этом длина окружности С между ними зависит от размера сечения
b втулки 5 в окружном направлении.
Болтовое соединение собирают следующим образом.
В овальное отверстие 4 пакета вращающихся деталей 1, 2, 3 вставляют втулку 5, в которой размещают стандартный болт 7 и закрепляют гайкой 8. В процессе работы
КВД концентрация напряжений в зоне отверстий 4 в полотне и во фланцах 1, дисков будут минимальной, что позволяет работать при высоких заданных параметрах
двигателя, повышая циклический ресурс и надежность болтового соединения.
Формула изобретения
1. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по окружности отверстиями, внутри которых на высоту пакета деталей
установлены втулки с размещенными в их центральных отверстиях стяжными болтами, отличающееся тем, что каждое отверстие выполнено овальной формы и
вытянуто в окружном направлении, а втулка - с овальным сечением, вытянутым в окружном направлении, при этом b/a=1,36-1,5; c>(2,5-3)·b,
где а - размер сечения втулки в радиальном направлении;
b - размер сечения втулки в окружном направлении;
с - длина окружности между центральными отверстиями соседних втулок.
2. Болтовое соединение вращающихся деталей по п.1, отличающееся тем, что (a-d)/2>1,4 мм, где d - диаметр отверстия втулки под болт.
2249557 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 249 557
(13)
C2
(51) МПК
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
 B66C 7/00 (2000.01)
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус:не действует (последнее изменение статуса: 27.03.2008)
(21)(22) Заявка: 2003107392/11, 17.03.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
17.03.2003
(72) Автор(ы):
Нежданов К.К. (RU),
Туманов В.А. (RU),
Нежданов А.К. (RU),
Кузьмишкин А.А. (RU)
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2004 Бюл. № 25
(45) Опубликовано: 10.04.2005 Бюл. № 10
(73) Патентообладатель(и):
Туманов Антон Вячеславович
(RU)
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2192383 C1, 10.11.2002. SU 1735470 A1, 23.05.1992. ЕР 0194615 A1,
18.09.1986.
Адрес для переписки:
440047, г.Пенза 47, ул. Минская, 13, кв.56, А.В. Туманову
(54) УЗЕЛ УПРУГОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРЕХГЛАВОГО РЕЛЬСА С ПОДКРАНОВОЙ БАЛКОЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов. Согласно изобретению узел снабжен размещенной под
рельсом и опирающейся на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой. Эта подкладка выполнена из пружинной стали с
продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса. Ширина упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего
пояса подкрановой балки. Сквозь подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки
швеллеров пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными шайбами. Изобретение обеспечивает повышение долговечности рельсовой конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к транспортным конструкциям, преимущественно к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К).
Известны технические решения, разработанные В.Ф.Сабуровым [1]. Под рельс укладывается резинометаллическая прокладка, являющаяся податливым слоем,
уменьшающим максимумы локальных напряжений σу, приводящих к появлению усталостных трещин в подрельсовой зоне подкрановой балки. Резинометаллическая
прокладка значительно снижает локальные напряжения σу и, соответственно, повышает долговечность подкрановой балки.
Недостаток резинометаллической прокладки - ее долговечность ниже, чем долговечность кранового рельса, и поэтому ее приходится менять чаще, чем рельс.
Для устранения этого недостатка должна быть разработана демпфирующая подрельсовая прокладка, обладающая такой же податливостью, как
резинометаллическая, но обладающая большей долговечностью. Известен также трехглавый рельс, четко фиксирующийся на подкрановой балке [2].
За аналог примем патент России RU №2192383 С1 [3]. В этом аналоге применен трехглавый рельс. Тормозная балка симметрична и помещена ниже боковых глав
рельса для обеспечения свободного прохода направляющих роликов крана. Симметрия тормозной балки исключает косой изгиб подкрановой конструкции и
позволяет достичь наибольшего снижения материалоемкости.
Технический результат изобретения - повышение долговечности подкрановых балок и рельсов и удобство эксплуатации конструкции.
Технический результат реализован тем, что в узле упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой и тормозной балкой между рельсом и подкрановой
балкой размещена демпфирующая подрельсовая прокладка.
Отличие в том, что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой,
выполненной из пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем ширина упомянутой
прокладки на 5...10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки.
При этом сквозь подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки швеллеров
пропущены болты, снабженные тарельчатыми пружинными шайбами.
На чертеже показан узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и симметричной тормозной балкой. Тормозная балка находится ниже боковых глав
рельсов на расстоянии, обеспечивающем свободный проход направляющих роликов крана.
Узел содержит трехглавый крановый рельс 1 с центральной главой, по которой катятся основные безребордные колеса 2 мостового крана и передают вертикальные
силовые импульсы Р. Направляющие ролики 3 крана фиксируют основные колеса 2 на трехглавом рельсе 1, катятся по боковым главам рельса и передают на них
горизонтальные силовые импульсы Т.
У направляющих роликов 3 имеются аварийные удерживающие гребни снизу.
Под рельсом 1 помещена демпфирующая подрельсовая прокладка 4 из пружинной стали, с продольными гофрами (5...10 шт.) одинаковой высоты с плавными
закруглениями.
Демпфирующая подрельсовая прокладка 4 опирается на верхний пояс 5 двутавровой прокатной балки. Швеллеры 6 соединяют верхний пояс 5 с симметричной
тормозной балкой 7. Тормозная балка 7 может быть и не симметричной. Швеллеры 6 и тормозная балка 7 также соединены друг с другом посредством болтов 8,
затянутых с гарантируемым натягом. Симметричные элементы тормозной балки 7 также соединены друг с другом через стенку двутавровой прокатной подкрановой
балки посредством болтов 8 с гарантируемым натягом. Болты 9 проходят сквозь подошву трехглавого рельса 1 и полку швеллера 6. Болты 9 снабжены пружинными
тарельчатыми шайбами 10, выполненными из пружинной стали. Кроме этого, в зазоре между боковой гранью верхнего пояса 5 и гранью боковой главы рельса
имеется шайба, передающая давление с боковой главы рельса на верхний пояс 5, а между нижней гранью боковой главы рельса и швеллером 6 имеется зазор.
Работа упругого узла соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой.
При действии вертикальных силовых импульсов Р от катящихся безребордных колес крана 2 рельс 1 упруго оседает под каждым из колес 2, сдавливая
демпфирующую подрельсовую прокладку 4. Высота каждого из гофров уменьшается, ширина ее увеличивается. В зоне контакта с поверхностью подошвы рельса 2 и
верхнего пояса 5 возникают распорные силы, гасящиеся за счет сил трения. Напряжение в тарельчатых пружинах несколько ослабевает (на 10...15%). Локальное
взаимодействие между трехглавым рельсом 2 и верхним поясом 5 подкрановой балки распределяется на большую длину и тем самым локальные суммарные
напряжения Σσу значительно снижаются и этим выносливость повышается. При уходе колеса крана демпфирующая подрельсовая прокладка 4 упруго возвращается в
исходное положение.
При действии же горизонтального силового импульса Т от одного из направляющих роликов 3 горизонтальные усилия передаются за счет сил трения. Если же силы
трения будут превышены, то в работу вступает внутренняя поверхность боковой главы рельса через шайбу с продольной торцевой кромкой верхнего пояса 5. Далее в
работу на изгиб включается симметричная тормозная балка 7, опирающаяся в горизонтальной плоскости на колонны каркаса цеха.
Сопоставление с аналогами показывает следующие существенные отличия:
1. Между подошвой трехглавого рельса и верхним поясом подкрановой балки по всей длине рельса размещена демпфирующая подрельсовая прокладка с
продольными гофрами (5...10 штук) одинаковой высоты.
2. Упругая податливость демпфирующей подрельсовой прокладки регулируется прочностью пружинной стали, толщиной листа, высотой продольных гофров, числом
гофров.
3. Под болтами, соединяющими рельс с подкрановой балкой, применены упругие тарельчатые шайбы, выполненные пружинными стальными.
4. В отличие от рези неметаллической прокладки, свойства которой ухудшаются со временем, из-за старения резины, свойства демпфирующей подрельсовой
прокладки остаются неизменными во времени, а долговечность их такая же, как у рельса.
Экономический эффект достигнут из-за повышения долговечности демпфирующей подрельсовой прокладки, так как в ней отсутствует быстро изнашивающаяся и
стареющая резина. 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.
Формула изобретения
Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой и тормозной балками, отличающийся тем, что узел снабжен размещенной под рельсом и опирающейся
на верхний пояс подкрановой балки демпфирующей подрельсовой прокладкой, выполненной из пружинной стали с продольными, имеющими плавные закругления
гофрами и непрерывной по всей длине рельса, причем ширина упомянутой прокладки на 5-10% меньше ширины верхнего пояса подкрановой балки, при этом сквозь
подошву рельса снаружи верхнего пояса подкрановой балки и сквозь поддерживающие верхний пояс упомянутой балки полки швеллеров пропущены болты,
снабженные тарельчатыми пружинными шайбами.
Материалы хранятся на Кафедре металлических и деревянных конструкций 190005, Санкт-Петербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб ГАСУ у заведующий
кафедрой металлических и деревянных конструкций , дтн проф ЧЕРНЫХ Александр Григорьевич строительный факультет
Альбом Специальные технические условия (СТУ) по изготовлению и монтажу энергопоглощающего демпфирующего компенсатора для демпфирующих
сдвиговых компенсаторов согласно альбома ШИФР 1.010.1-1-2с.94 , выпуск 0-2 , 0-3 можно заказать по 89219626778@mail.ru 9967982654@mai.ru (911) 17584-65, (921) 962-67-78, (966) 798-26-54 т/ф (812) 694-78-10 Карта Сбербанка № 2202 2006 4085 5233
Более подробно об использовании Специальные технические условия по применения компенсатора -гасителя сдвиговых напряжений , для обеспечения
сдвиговой прочности и сейсмостойкости строительных конструкций в сейсмоопасных районах , сейсмичностью более 9 баллов . Серия ШИФР ТУ 8126947810
СПб ГАСУ , с использованием изобретения Андреева Борис Александровича № 165076 «Опора сейсмостойкая» и патента № 2010136746 «Способ защиты зданий
и сооружений с использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений, использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию
для поглощения сейсмической энергии» и патент № 154506 «Панель противовзрывная» для разработки и испытания на сейсмостойкость по применению
изобретения; "Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений" ( отправлено в ФИПС, Москва, от 14.02.2022 , для получения патента на
применение огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений , для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой
жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf для
обеспечения сейсмостойкости пролетных строений железнодорожного моста в сейсмоопасных районах , сейсмичностью более 9 баллов .
Серия ШИФР ТУ 20.30.12-001-35635096-2021 СПб ГАСУ
Более подробно о применения огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений ,смотрите внедренные изобретения организации
"Сейсмофонд" при СПб ГАСУ Японо-Американской фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-FRICTIONDAMPER-RBFD HTTPS://WWW.DAMPTECH.COM/-RUBBER-BEARING-FRICTION-DAMPER-RBFD https://www.damptech.com/for-buildings-cover
https://www.youtube.com/watch?v=r7q5D6516qg https://pdfs.semanticscholar.org/9e18/40d8ecd555c288babdf4f3272952788a7127.pdf
Фирмой RUBBER BEARING FRICTION DAMPER (RBFD) разработан и запроектирован амортизирующий демпфер, который совмещает преимущества вращательного
трения амортизируя с вертикальной поддержкой эластомерного подшипника в виде вставной резины, которая не долговечно и теряет свои свойства при контрастной
температуре , а сам резина крошится. Амортизирующий демпфер испытан фирмы RBFD Damptech , где резиновый сердечник, является пластическим шарниром,
трубчатого в вида Seismic resistance GD Damper https://www.youtube.com/watch?v=I4YOheI-HWk&t=5s https://www.youtube.com/watch?v=CIZCbPInf5k
https://www.youtube.com/watch?v=ZRJcowT24I8&t=1s https://www.youtube.com/watch?v=bFjGdgQz1iA Seismic Friction Damper - Small Model QuakeTek
https://www.youtube.com/watch?v=YwwyXw7TRhA https://www.youtube.com/watch?v=ViGHmWVvEkU&t=2s https://www.youtube.com/watch?v=oT4Ybharsxo Earthquake Protection
Damper https://www.youtube.com/watch?v=GOkJIhVNUrY&t=2s Ingeniería Sísmica Básica explicada con marco didáctico QuakeTek QuakeTek
https://www.youtube.com/channel/UCCGoRHfZQlJ8cwdGJxOQgLQ https://www.youtube.com/watch?v=aSZa--SaRBY&t=2s Friction damper for impact absorption DamptechDK
https://www.youtube.com/watch?v=pkfnGJ6Q7Rw&t=5s https://www.youtube.com/watch?v=EFdjTDlStGQ https://www.youtube.com/watch?v=NRmHBla1m8A
РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций
УТВЕРЖДАЮ:
Главный инженер ЦНИИПроектстальконструкции им.Мельникова В.В.Ларионов 14 сентября 1988 г.
Директор ВНИПИ Промстальконструкция В.Г.Сергеев 13 сентября 1988 г.
Настоящие рекомендации составлены в дополнение к главам СНиП II-23-81*, СНиП III-18-75
и СНиП 3.03.01-87. С изданием настоящих
рекомендаций отменяется "Руководство по проектированию, изготовлению и сборке монтажных фланцевых соединений стропильных ферм с поясами из
широкополочных двутавров" (ЦНИИПроектстальконструкция, 1982).
_______________
На территории Российской Федерации действует ГОСТ 23118-99. - Примечание изготовителя базы данных.
Фланцевые соединения стальных строительных конструкций - наиболее эффективный вид болтовых монтажных соединений, их применение в
конструкциях одно- и многоэтажных зданий и сооружений позволяет существенно повысить производительность труда и сократить сроки монтажа
конструкций.
В рекомендациях изложены требования к качеству материала фланцев и высокопрочных болтов, основные положения по конструированию и
расчету фланцевых соединений, особенности технологии изготовления и монтажа конструкций с фланцевыми соединениями.
При составлении рекомендаций использованы результаты экспериментально-теоретических исследований, выполненных во ВНИПИ
Промстальконструкция, ЦНИИПроектстальконструкции им. Мельникова, а также другие отечественные и зарубежные материалы по исследованиям
фланцевых соединений.
Рекомендации разработаны ВНИПИ Промстальконструкция (кандидаты техн. наук В.В.Каленов, В.Б.Глауберман, инж. В.Д.Мартынчук,
А.Г.Соскин; ЦНИИПроектстальконструкцией им. Мельникова (канд. техн. наук И.В.Левитанский, доктор техн. наук И.Д.Грудев, канд. техн. наук
Л.И.Гладштейн, инж. О.И.Ганиза) и ВНИКТИСтальконструкцией (инж. Г.В.Тесленко).
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Настоящие рекомендации разработаны в развитие глав СНиП II-23-81*, СНиП III-18-75 в части изготовления и СНиП 3.03.01-87 в части
монтажа конструкций, а также в дополнение к ОСТ 36-72-82 "Конструкции строительные стальные. Монтажные соединения на высокопрочных болтах.
Типовой технологический процесс".
Рекомендации следует соблюдать при проектировании, изготовлении и монтажной сборке фланцевых соединений (ФС) несущих стальных
строительных конструкций производственных зданий и сооружений, возводимых в районах с расчетной температурой минус 40 °С и выше.
Рекомендации не распространяются на ФС стальных строительных конструкций:
эксплуатируемых в сильноагрессивной среде;
воспринимающих знакопеременные нагрузки, а также многократно действующие подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки
с количеством циклов 10 и более при коэффициенте асимметрии напряжений в соединяемых элементах
.
1.2. ФС элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их совместному действию, следует выполнять только с
предварительно напряженными высокопрочными болтами. Такие соединения могут воспринимать местные поперечные усилия за счет сопротивления
сил трения между контактирующими поверхностями фланцев от предварительного натяжения болтов и наличия "рычажных усилий".
1.3. ФС элементов стальных конструкций, подверженных сжатию или совместному действию сжатия с изгибом при однозначной эпюре
сжимающих напряжений в соединяемых элементах (в дальнейшем ФС сжатых элементов), следует выполнять на высокопрочных болтах без
предварительного их натяжения, затяжкой болтов стандартным ручным ключом. Такие соединения могут воспринимать сдвигающие усилия за счет
сопротивления сил трения между контактирующими поверхностями фланцев, возникающих от действия усилий сжатия соединяемых элементов.
1.4. В рекомендациях приведены сортаменты ФС растянутых элементов открытого профиля - широкополочные двутавры и тавры, парные уголки,
замкнутого профиля - круглые трубы, изгибаемых элементов из широкополочных двутавров, которые следует, как правило, применять при
проектировании, изготовлении и монтаже стальных строительных конструкций.
1.5. ФС следует изготавливать в заводских условиях, обеспечивающих требуемое качество, в соответствии с требованиями, изложенными в разделе
6 настоящих рекомендаций, а также с учетом положительного опыта освоенной технологии изготовления ФС Белгородским, Кулебакским,
Череповецким заводами металлоконструкций Минмонтажспецстроя СССР и Восточно-Сибирским заводом металлоконструкций (г.Назарово) Минэнерго
СССР.
1.6. Материалы рекомендаций составлены на основе экспериментально-теоретических исследований, выполненных в 1981-1987 гг. во ВНИПИ
Промстальконструкция, ЦНИИПроектстальконструкции им. Мельникова и ВНИИКТИСтальконструкции. В рекомендациях отражен опыт внедрения
ФС, выполненных в соответствии с "Руководством по проектированию, изготовлению и сборке монтажных фланцевых соединений стропильных ферм с
поясами из широкополочных двутавров" (ЦНИИПроектстальконструкция, 1982).
2. МАТЕРИАЛЫ
2.1. Металлопрокат для элементов конструкций с ФС следует применять в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81*, постановления
Государственного строительного комитета СССР от 21 ноября 1986 г. N 28 о сокращенном сортаменте металлопроката в строительных стальных
конструкциях и приказа Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР от 28 января 1987 г. N 34 "О мерах, связанных с
утверждением сокращенного сортамента металлопроката для применения в строительных стальных конструкциях".
Основные профили для элементов конструкций с ФС: сталь уголковая равнополочная по ГОСТ 8509-72, балки двутавровые по ГОСТ 8239-72* ,
балки с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83, швеллер горячекатаный по ГОСТ 8240-72* , сталь листовая по ГОСТ 19903-74*, профили
гнутые замкнутые сварные, квадратные и прямоугольные по ТУ 36-2287-80, электросварные прямошовные трубы по ГОСТ 10704-76
и
горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78* (для сооружений объектов связи).
______________
На территории Российской Федерации действуют ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97 и ГОСТ 10704-91, соответственно. - Примечание изготовителя
базы данных.
2.2. Для фланцев элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их совместному действию, следует применять
листовую сталь по ГОСТ 19903-74* марок 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73
и 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 с гарантированными механическими
свойствами в направлении толщины проката.
______________
Редакция пункта 2.2 с учетом дополнений и изменений.
На территории Российской Федерации действует ГОСТ 19281-89., здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
2.3. Фланцы могут быть выполнены из других марок низколегированных сталей, предназначенных для строительных стальных конструкций по
ГОСТ 19282-73, при этом сталь должна удовлетворять следующим требованиям:
______________
Редакция пункта 2.3 с учетом дополнений и изменений.
категория качества стали - 12;
относительное сужение стали в направлении толщины проката
%, минимальное для одного из трех образцов
%.
Проверку механических свойств стали в направлении толщины проката осуществляет завод строительных стальных конструкций по методике,
изложенной в приложении 8.
2.4. Фланцы сжатых элементов стальных конструкций следует изготавливать из листовой стали по ГОСТ 19903-74*.
2.5. Качество стали для фланцев (внутренние расслои, грубые шлаковые включения и т.п.) должно удовлетворять требованиям, указанным в
табл.1.
______________
Редакция пункта 2.5 с учетом дополнений и изменений.
Таблица 1
Зона дефектоскопии
Характеристика дефектов
Площадь дефекта, см
минимального
учитываемого
максимального
допустимого
Допустимая
частота
дефекта
Максимальная
допустимая
длина дефекта
Минимальное
допустимое
расстояние между
дефектами
см
Площадь листов фланцев
0,5
1,0
10 м
4
10
Прикромочная зона
0,5
1,0
3м
4
10
Примечания: 1. Дефекты, расстояния между краями которых меньше протяженности минимального из них, оцениваются как один дефект.
2. По усмотрению завода строительных стальных конструкций разрешается дефектоскопический контроль материала фланцев производить только
после приварки их к элементам конструкций.
Контроль качества стали методами ультразвуковой дефектоскопии осуществляет завод строительных стальных конструкций.
2.6. Для ФС следует применять высокопрочные болты М20, М24 и М27 из стали 40Х "Селект" климатического исполнения ХЛ с временным
сопротивлением не менее 1100 МПа (110 кгс/мм ), а также высокопрочные гайки и шайбы к ним по ГОСТ 22353-77* - ГОСТ 22356-77**.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52644-2006, здесь и далее по тексту;
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52643-2006, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Допускается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб к ним из стали других марок. Геометрические и механические характеристики таких
болтов должны отвечать требованиям ГОСТ 22353-77, ГОСТ 22356-77 - для болтов исполнения ХЛ; гаек и шайб - ГОСТ 22354-77* - ГОСТ 22356-77.
Применение таких болтов в ФС каждого конкретного объекта должно быть согласовано с проектной организацией-автором.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52645-2006. - Примечание изготовителя базы данных.
2.7. Для механизированной сварки ФС следует применять сплошную сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70 или порошковую проволоку ПП-АН8
по ТУ 14-4-1059-80.
2.8. Фасонки, ужесточающие фланцы (ребра жесткости), следует выполнять из стали тех же марок, что и основные соединяемые профили.
3. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И УСИЛИЯ
3.1. Расчетные сопротивления стали соединяемых элементов, фланцев, сварных швов и коэффициенты условий работы следует принимать в
соответствии с указаниями главы СНиП II-23-81*.
3.2. Расчетное усилие растяжения
болтов ФС следует принимать равным:
,
где
- расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;
- нормативное сопротивление стали болтов;
- площадь сечения болта нетто.
3.3. Расчетное усилие предварительного натяжения
болтов ФС следует принимать равным:
.
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
4.1. ФС в зависимости от характера внешних воздействий могут состоять из участков, подверженных воздействию растяжения или сжатия.
Растянутые участки фланцев передают внешние усилия через предварительно натянутые пакеты "фланец-болт", сжатые - через плотное касание
фланцев.
4.2. Сварные швы фланца с присоединяемым профилем следует выполнять угловыми без разделки кромок.
В обоснованных случаях может быть допущена сварка с разделкой кромок.
4.3. Для ФС элементов стальных конструкций следует применять высокопрочные болты диаметром 24 мм (М24); использование болтов М20 и М27
следует допускать в тех случаях, когда постановка болтов М24 невозможна или нерациональна.
4.4. При конструировании ФС, как правило, следует применять следующие сочетания диаметра болтов и толщин фланцев:
Диаметр болта
Толщина фланца, мм
М20
20
М24
25
М27
30
Толщина фланцев проверяется расчетом в соответствии с указаниями раздела 5.
4.5. Болты растянутых участков фланцев разделяют на болты внутренних зон, ограниченных стенками (полками профиля, ребрами жесткости) с
двух и более сторон, и болты наружных зон, ограниченных с одной стороны (рис.1); характер работы и расчет ФС в этих зонах различны.
Рис.1. Схемы фланцевых соединений растянутых элементов открытого профиля:
а - ФС элементов из широкополочных тавров; б - ФС элементов из парных уголков
4.6. Болты растянутых участков фланцев следует располагать по возможности равномерно по контуру и как можно ближе к элементам
присоединяемого профиля, при этом (см. рис.1):
,
,
,
где
- наружный диаметр шайбы;
- номинальный диаметр резьбы болта;
- ширина фланца, приходящаяся на
-ый болт наружной зоны;
- катет углового шва.
Если по конструктивным особенностям ФС
, то в расчетах на прочность ФС (раздел 5) величину
принимают равной
.
4.7. При конструировании ФС элементов, подверженных воздействию центрального растяжения, болты следует располагать безмоментно
относительно центра тяжести присоединяемого профиля с учетом неравномерности распределения внешних усилий между болтами наружной и
внутренней зон (раздел 5, табл.2).
Если такое расположение болтов невозможно, то несущую способность ФС определяют с учетом действия местного изгибающего момента.
4.8. Конструктивная схема соединяемых элементов (полуфермы, рамные конструкции и др.) должна обеспечивать возможность свободной
установки и натяжения болтов, в том числе выполнения контроля усилий натяжения болтов согласно п.7.13.
4.9. Если несущая способность сварных швов присоединения профиля к фланцу недостаточна для передачи внешних силовых воздействий или
необходимо повысить несущую способность растянутых участков ФС без увеличения числа болтов или толщины фланцев, последние следует усиливать
ребрами жесткости (рис.1 и 2).
Рис.2. Схемы фланцевых соединений растянутых элементов замкнутого профиля:
а - ФС элементов из круглых труб; б - ФС элементов из гнутосварных профилей
Толщина ребер жесткости не должна превышать 1,2 толщины элементов основного профиля, длина должна быть не менее 200 мм. Ребра жесткости
следует располагать так, чтобы концентрация напряжений в сечении основных профилей была минимальной.
Ребра жесткости могут быть использованы для крепления связей, путей подвесного транспорта и т.п.
4.10. В поясах ферм, где к узлу ФС примыкают раскосы решетки фермы, несущая способность ФС должна удовлетворять суммарному усилию в
узле, а не усилию в смежной панели пояса.
4.11. Для обеспечения требуемой жесткости ФС, подверженных изгибу (рамные ФС), следует строго соблюдать требования точности изготовления
и монтажа ФС, изложенные в разделах 6 и 7 настоящих рекомендаций.
При выполнении таких соединений следует, как правило, предусматривать следующие меры:
на растянутых участках ФС применять фланцы увеличенной толщины;
на сжатых участках устанавливать дополнительное количество болтов с предварительным их натяжением в соответствии с указаниями п.1.2.
Если такие или подобные им меры по обеспечению требуемой жесткости ФС не предусмотрены, расчетные рамные моменты следует снижать до
15%.
4.12. ФС элементов двутаврового сечения, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять, кроме случаев, отмеченных в
п.4.9, без ребер жесткости. Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 1) с фланцами толщиной 25-40 мм включает в себя профили от 20Ш1
до 30Ш2 и от 20К1 до 30К2, расчетные продольные усилия 1593-3554 кН (163-363 тс).
С целью унификации при расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные сопротивления стали данного типоразмера профиля.
4.13. ФС элементов парного уголкового сечения, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять с фасонками для
обеспечения необходимой несущей способности сварных швов. Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 2) с фланцами толщиной 20-40
мм включает профили от 100х7 до 180х12, расчетные продольные усилия 957-2613 кН (98-266 тс).
При расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные сопротивления стали данного типоразмера профиля.
Для ФС элементов из парных уголков 180х11 и 180х12 применены высокопрочные болты М27.
4.14. ФС элементов таврового сечения, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять, кроме случаев, отмеченных в
п.4.9, без ребер жесткости. Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 3, табл.1 и 2) включает в себя профили от 10Шт1 до 20Шт3,
расчетные продольные усилия 800-2681 кН (81-273 тс).
При расчете каждого ФС использованы максимальные расчетные сопротивления стали тавров данных типоразмеров.
Для ФС элементов из тавра 20Шт применены высокопрочные болты М27.
4.15. ФС элементов из круглых труб, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять, как правило, со сплошными
фланцами и ребрами жесткости в количестве не менее 3 шт. Ширина ребер определяется разностью радиусов фланцев и труб, длина - не менее 1,5
диаметра трубы (см. рис.2).
Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 4) включает в себя электросварные прямошовные и горячедеформированные трубы
размерами от 114х2,5 до 377х10, расчетные продольные усилия 630-3532 кН (64-360 тс).
Материал труб - малоуглеродистая и низколегированная сталь с расчетными сопротивлениями
высокопрочные М20, М24 и М27.
МПа, болты
Для ФС элементов из круглых труб, выполненных из малоуглеродистой стали, допустимо применение сплошных фланцев без ребер жесткости при
условии выполнения сварных швов равнопрочными этим элементам и экспериментальной проверки натурных ФС данного типа.
4.16. ФС элементов из гнутосварных профилей прямоугольного или квадратного сечений, подверженных воздействию центрального растяжения,
следует выполнять со сплошными фланцами и ребрами жесткости, расположенными, как правило, вдоль углов профиля (см. рис.2). Ширина ребер
определяется размерами фланца и профиля, длина - не менее 1,5 высоты меньшей стороны профиля.
Если между ребрами жесткости будет размещено более двух болтов или ребра жесткости будут установлены не только вдоль углов профиля, то ФС
элементов из гнутосварных профилей данного типа могут быть применены только после экспериментальной проверки натурных соединений данного
типа.
4.17. ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных воздействию изгиба, следует выполнять, как правило,
со сплошными фланцами с постановкой ребра жесткости на растянутом поясе в плоскости стенки двутавра. При необходимости увеличения количества
болтов и ширины фланцев соответствующее уширение поясов двутавров следует осуществлять за счет приварки дополнительных фасонок (рис.3, а).
Рис.3. Схемы фланцевых соединений изгибаемых элементов из прокатных или сварных двутавров
Рекомендуемый сортамент ФС этого типа (приложение 5) включает в себя профили от 26Б1 до 100Б2 и от 23Ш1 до 70Ш2 с несущей способностью
127-2538 кН·м (13-259 тс·м). Несущая способность ФС на изгиб для данного типа соединения и данного типоразмера двутавра определена из условия
прочности фланца, болтов и сварных швов соединения, воспринимающих данный изгибающий момент.
Для этого типа соединений предусмотрено применение высокопрочных болтов М24 и М27.
4.18. ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных воздействию изгиба, возможно выполнять со
сплошными фланцами, высота которых не превышает высоты двутавра (см. рис.3, б). Такие соединения следует применять, если расчетный момент в
рамных соединениях ниже несущей способности двутавров на изгиб.
При необходимости уменьшения количества болтов или увеличения жесткости растянутых участков ФС допустимо применять составные фланцы,
увеличивая их толщину на растянутом участке до 36-40 мм (см. рис.3, в).
Если изгибающий момент в рамных соединениях превышает несущую способность двутавра на изгиб, следует предусматривать устройство вутов
(см. рис.3, г).
ФС указанных типов следует проектировать в соответствии с указаниями настоящих рекомендаций.
4.19. Для ФС элементов, подверженных воздействию сжатия, когда непредусмотренные проектом (КМ) эксцентриситеты передачи продольных
усилий недопустимы, необходимо строго выполнять требования по точности изготовления и монтажа ФС, изложенные в разделах 6 и 7 настоящих
рекомендаций. В таких соединениях следует предусматривать также установку болтов с суммарным предварительным натяжением, равным расчетному
усилию сжатия в соединяемых элементах.
4.20. ФС элементов, подверженных центральному растяжению, следует, как правило, применять для передачи усилий (кН), не превышающих для
элементов из:
парных уголков - 3000;
одиночных уголков - 1900;
широкополочных двутавров и круглых труб - 3500;
широкополочных тавров и прямоугольных труб - 2500.
ФС сварных или прокатных двутавров, подверженных изгибу или совместному действию изгиба и растяжения, следует, как правило, применять,
если суммарное растягивающее усилие, воспринимаемое ФС от растянутой зоны присоединяемого элемента, не превышает 3000 кН.
5. РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. ФС элементов стальных конструкций следует проверять расчетами на:
прочность болтов;
прочность фланцев на изгиб;
прочность соединений на сдвиг;
прочность сварных швов соединения фланца с элементом конструкции.
5.2. Методы расчета следует применять только для ФС, конструктивная форма которых отвечает требованиям раздела 4.
5.3. Предельное состояние ФС определяют следующие yсловия:
усилие в наиболее нагруженном болте, определенное с учетом совместной работы болтов соединения, не должно превышать расчетного усилия
растяжения болта;
изгибные напряжения во фланце не должны превышать расчетных сопротивлений стали фланца по пределу текучести.
5.4. Расчет прочности ФС элементов открытого профиля, подверженных центральному растяжению.
Количество болтов внутренней зоны
определяет конструктивная форма соединения. Количество болтов наружной зоны предварительно
назначают из условия:
,
где
- внешняя нагрузка на соединение;
- предельное внешнее усилие на один болт внутренней зоны, равное 0,9
- предельное внешнее усилие на один болт наружной зоны, равное
(1)
;
;
- коэффициент, учитывающий неравномерное распределение внешней нагрузки между болтами внутренней и наружной зон, определяемый по
табл.2.
Таблица 2
Диаметр болта
Толщина фланца, мм
Соотношение внешних усилий на один болт внутренней и
наружной зон
М20
М24
16
2,5
20
1,7
25
1,4
30
1,2
20
2,6
25
1,8
30
1,5
40
1,1
М27
25
2,1
30
1,7
40
1,2
Прочность фланца и болтов, относящихся к внутренней зоне, следует считать обеспеченной, если: болты расположены в
соответствии с указаниями п.4.6, толщина фланца составляет 20 мм и выше, а усилие на болт от действия внешней нагрузки не превышает
величины
.
5.5. При расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне, выделяют отдельные участки фланцев, которые
рассматривают как Т-образные (см. рис.1) шириной
.
Прочность ФС следует считать обеспеченной, если
,
где
- расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС, определяемое по формулам
если
если
где
(2)
,
(3)
,
(4)
,
(5)
;
;
,
,
- расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности соединения по болтам;
- расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности фланца на изгиб.
где
- коэффициент, зависящий от безразмерного параметра жесткости болта
, определяемый по табл.3 или по формуле:
;
(6)
;
(7)
,
где
,
(8)
,
- параметр, определяемый по табл.4 или из уравнения
,
(9)
где - толщина фланца;
- ширина фланца, приходящаяся на один болт наружной зоны
- расстояние от оси болта до края сварного шва
-го Т-образного участка фланца;
-го Т-образного участка фланца.
Таблица 3
0,02
0,04
0,06 0,08
0,1
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10
15
0,907 0,836 0,79 0,767 0,744 0,67 0,602 0,561 0,53 0,509 0,467 0,438 0,41 0,396 0,367 0,34 0,325 0,296 0,27 0,232
6
3
2
5
4
3
Таблица 4
Параметр
при
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,7
3,0
4,0
5,0
0,02
3,252
2,593
2,221
1,986
1,826
1,710
1,586
1,499
1,333
1,250
0,06
2,960
2,481
2,171
1,962
1,812
1,702
1,582
1,497
1,333
1,250
0,1
2,782
2,398
2,130
1,939
1,799
1,694
1,578
1,494
1,332
1,249
0,5
2,186
2,036
1,908
1,776
1,711
1,636
1,545
1,475
1,327
1,248
1,0
1,949
1,860
1,780
1,707
1,643
1,586
1,514
1,454
1,321
1,246
2,0
1,757
1,704
1,653
1,607
1,564
1,524
1,470
1,424
1,312
1,242
3,0
1,660
1,621
1,584
1,548
1,515
1,483
1,440
1,402
1,303
1,238
4,0
1,599
1,568
1,537
1,508
1,480
1,454
1,417
1,384
1,296
1,235
5,0
1,555
1,529
1,503
1,478
1,454
1,431
1,399
1,370
1,289
1,232
6,0
1,522
1,498
1,476
1,454
1,433
1,413
1,384
1,357
1,283
1,230
8,0
1,473
1,454
1,436
1,418
1,401
1,384
1,360
1,337
1,273
1,224
10
1,438
1,422
1,406
1,391
1,377
1,362
1,341
1,322
1,264
1,219
15
1,381
1,369
1,358
1,346
1,335
1,324
1,308
1,293
1,247
1,210
Примеры расчета и проектирования соединений элементов, подверженных растяжению, приведены в приложении 6.
5.6. Расчет ФС элементов открытого профиля, подверженных изгибу и совместному действию изгиба и растяжения.
Максимальные и минимальные значения нормальных напряжений в присоединяемом профиле
сил определяют в плоскости его соединения с фланцем по формуле*:
от действия изгиба и продольных
,
(10)
где
и
- изгибающий момент и продольное усилие, воспринимаемые ФС;
- момент сопротивления сечения присоединяемого профиля;
- площадь поперечного сечения присоединяемого профиля.
_______________
* При расчете
с целью упрощения наличием ребер, ужесточающих фланец, можно пренебречь.
Усилия в поясах присоединяемого профиля
определяют по формуле
,
где
- площадь поперечного сечения пояса
или
(рис.4);
- площадь поперечного сечения участка стенки в зоне болтов растянутого пояса;
;
;
- толщина стенки, полок и высота присоединяемого профиля; остальные обозначения приведены на рис.4.
(11)
Рис.4. Схема к расчету фланцевых соединений изгибаемых элементов из двутавров
Усилия в растянутой части стенки присоединяемого профиля определяют по формуле
при
при
где
,
,
,
;
(12)
,
.
Прочность ФС считается обеспеченной, если:
при
,
(13)
;
при
,
(14)
,
где
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутого пояса
при наличии ребра жесткости (см. рис.4)
, равное:
;
(15)
при симметричном расположении болтов относительно пояса
;
(16)
;
(17)
при отсутствии ребра жесткости
при отсутствии болтов ряда
;
(18)
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутой части стенки, равное:
;
- расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутого пояса
(19)
, равное:
при наличии ребра жесткости
;
(20)
;
(21)
при отсутствии ребра жесткости
при отсутствии болтов ряда
;
- расчетное усилие на болт наружной зоны
(22)
-го Т-образного участка фланца растянутого пояса или стенки, определяемое по формулам
(2)-(9) в соответствии с указаниями п.5.5;
- число болтов наружной зоны растянутого пояса
;
- число болтов наружной зоны растянутого пояса
;
- число рядов болтов растянутой части стенки;
;
;
;
;
;
- коэффициент, равный 0,8 для
400 мм, 0,9 для
мм, в остальных случаях 1,0.
Пример расчета фланцевого соединения изгибаемых элементов приведен в приложении 7.
5.7. Расчет прочности ФС элементов замкнутого профиля, подверженных центральному растяжению.
Прочность соединения, конструктивная форма которого отвечает требованиям раздела 4, следует считать обеспеченной, если
,
где
мм,
(23)
- количество болтов в соединении;
- коэффициент, значение которого следует принимать по табл.5.
Таблица 5
Диаметр болта, мм
Толщина фланца, мм
М20
0,85
М24
0,8
0,85
М27
0,8
0,85
5.8. Прочность ФС растянутых элементов открытого и замкнутого профилей на действие местной поперечной силы
проверять по формуле
следует
,
где
(24)
- количество болтов наружной зоны для ФС элементов открытого профиля и количество болтов для ФС элементов замкнутого профиля;
- контактные усилия, принимаемые равными 0,1
определяемые по формуле
для ФС элементов замкнутого профиля, а для элементов открытого профиля
;
(25)
- расчетное усилие на болт, определяемое по формуле (5) в соответствии с указаниями п.5.5;
- коэффициент трения соединяемых поверхностей фланцев, принимаемый в соответствии с указаниями п.11.13* главы СНиП II-23-81*.
При отсутствии местной поперечной силы в расчет вводится условное значение
.
5.9. Прочность ФС сжатых элементов открытого и замкнутого профилей, а также ФС изгибаемых элементов открытого профиля на
действие сдвигающих сил следует проверять по формуле
,
где
(26)
- усилие сжатия в ФС от действия внешней нагрузки, для ФС изгибаемых элементов определяемое по формуле
,
(27)
где
- усилие растяжения или сжатия в присоединяемом элементе от действия внешней нагрузки.
5.10. Расчет прочности сварных швов соединения фланца с элементом конструкции следует выполнять в соответствии с требованиями главы
СНиП II-23-81* с учетом глубины проплавления корня шва на 2 мм по трем сечениям (рис.5):
Рис.5. Схемы расчетных сечений сварного соединения (сварка механизированная):
1 - сечение по металлу шва; 2 - сечение по металлу границы сплавления с профилем; 3 - сечение по металлу границы сплавления с фланцем
по металлу шва (сечение 1)
;
(28)
по металлу границы сплавления с профилем (сечение 2)
;
(29)
по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката (сечение 3)
,
где
(30)
- расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;
- коэффициенты:
=0,7;
принимается по табл.34* главы СНиП II-23-81*;
- коэффициенты условий работы шва;
- коэффициент условий работы сварного соединения,
=1,0;
- расчетные сопротивления угловых швов срезу (условному) по металлу шва и металлу границы сплавления с профилем соответственно,
принимаются по табл.3 главы СНиП II-23-81*;
- расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины фланца, принимается по табл.1* главы СНиП II-23-81*.
6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Материал и обработка деталей ФС
6.1. Качество проката, применяемого для изготовления фланцев в соответствии с требованиями п.2.2, должно быть гарантировано сертификатом
завода - поставщика проката.
Завод строительных стальных конструкций (в дальнейшем завод-изготовитель) обязан маркировать каждый фланец с указанием марки стали,
номера сертификата завода - поставщика проката, номера плавки, номера приемного акта завода - изготовителя конструкций.
Маркировку следует выполнять металлическими клеймами на поверхности фланца в месте, доступном для осмотра после монтажа конструкций.
Глубина клеймения не должна превышать 0,5 мм. Место для клейма должно быть указано в чертежах КМ.
6.2. При входном контроле проката, применяемого для изготовления фланцев, следует проверить соответствие данных сертификата требованиям,
предъявляемым к качеству этого проката. При отсутствии сертификата завод-изготовитель должен проводить испытания проката с целью определения
требуемых механических свойств и химического состава, определяющих качество проката. При этом проверку механических свойств стали в
направлении толщины проката следует проводить по методике, приведенной в приложении 8. Контроль качества стали фланцев методами
ультразвуковой дефектоскопии следует выполнять в соответствии с указаниями п.2.4.
6.3. Заготовку фланцев следует выполнять машинной термической резкой.
6.4. Заготовку элементов, присоединяемых к фланцам, следует выполнять машинной термической резкой или механическим способом (пилы,
отрезные станки). При применении ручной термической резки торцы элементов должны быть затем обработаны механическим способом (например,
фрезеровкой).
6.5. Отклонения размеров фланцев, отверстий под болты и элементов, соединяемых с фланцем, должны удовлетворять требованиям, изложенным в
табл.6.
Таблица 6
Контролируемый параметр
1. Отклонения торца присоединяемого к
Предельное отклонение
0,002
, где
- высота и ширина сечения элемента. Максимальный зазор между
фланцу элемента
фланцем и торцом присоединяемого элемента не должен превышать 2 мм
2. Шероховатость торцевой поверхности
элемента, присоединяемой к фланцу
320, допускаются отдельные "выхваты" глубиной не более 1 мм в количестве 1
шт. на длине 100 мм
3. Отклонение габаритных размеров фланца
±2,0 мм
4. Разность диагоналей фланца
±3,0 мм
5. Отклонение центров отверстий в пределах
группы
±1,5 мм
6. Отклонение диаметра отверстия
+0,5 мм
6.6. Отверстия во фланцах следует выполнять сверлением. Заусенцы после сверления должны быть удалены.
Сборка и сварка ФС
6.7. Сборку элементов конструкций с фланцевыми соединениями следует производить только в кондукторах.
6.8. В кондукторе фланец следует фиксировать и крепить к базовой поверхности не менее чем двумя пробками и двумя сборочными болтами.
6.9. Базовые поверхности кондукторов должны быть фрезерованы. Отклонение тангенса угла их наклона не должно превышать 0,0007 в каждой из
двух плоскостей.
6.10. ФС следует сваривать только после проверки правильности их сборки. Сварные швы следует выполнять механизированным способом с
применением материалов, указанных в п.2.7, и проплавлением корня шва не менее 2 мм.
6.11. Технология сварки должна обеспечивать минимальные сварочные деформации фланцев.
6.12. После выполнения сварных швов ФС сварщик должен поставить свое клеймо, место расположения которого должно быть указано в чертежах
КМ.
6.13. После выполнения сварки внешние поверхности фланцев должны быть отфрезерованы. Толщина фланцев после фрезеровки должна быть не
менее указанной в чертежах КМД.
Запрещается осуществлять наклон соединяемых элементов за счет изменения толщины фланца (клиновидности).
6.14. Точность изготовления отправочных элементов конструкций с ФС должна соответствовать требованиям, изложенным в табл.7.
Таблица 7
Контролируемый параметр
1. Тангенс угла отклонения фрезерованной поверхности фланцев
2. Зазор между внешней плоскостью фланца и ребром стальной
линейки
Предельное отклонение
Не более 0,0007
0,3 мм
3. Отклонение толщины фланца (при механической обработке
торцевых поверхностей)
±0,02
4. Смещение фланца от проектного положения относительно осей
сечения присоединяемого элемента
±1,5 мм
5. Отклонение длины элемента с ФС
6. Совпадение отверстий в соединяемых фланцах при контрольной
сборке
0; -5,0 мм
Калибр диаметром, равным номинальному диаметру болта,
должен пройти в 100% отверстий
Грунтование и окраска
6.15. При отсутствии специальных указаний в чертежах КМ фланцы должны быть огрунтованы и окрашены теми же материалами и способами,
что и конструкция в целом.
Контроль качества ФС
6.16. Контрольную сборку элементов конструкций с ФС следует проводить в объеме не менее 10% общего количества, но не менее 4 шт. взаимно
соединяемых элементов.
Обязательной контрольной сборке подлежат первые и последние номера элементов в соответствии с порядковым номером изготовления.
6.17. В процессе выполнения работ по сварке ФС следует контролировать:
квалификацию сварщиков в соответствии с правилами предприятия, изготавливающего конструкции;
качество сварочных материалов в соответствии с действующими стандартами и паспортами изделий;
качество подготовки и сборки деталей под сварку в соответствии с главой СНиП III-18-75, раздел 1 и настоящими рекомендациями;
качество сварных швов в соответствии со СНиП III-18-75: в соединениях сжатых элементов по поз.1.2 табл.3 раздела 1, в соединениях растянутых и
изгибаемых элементов категории швов сварных соединений 1 по поз.3 табл.41 и поз.1, 2, 3 табл.42 разд.9; а также в соответствии с ГОСТ 14771-76 и
требованиями пп.6.10 и 6.11 настоящих рекомендаций.
6.18. 100-процентному контролю следует подвергать параметры, указанные в пп.1, 2 табл.6 и пп.1-6 табл.7 настоящих рекомендаций, а также
наличие и правильность маркировки и клейма сварщиков на фланце.
6.19. Фланцы после их приварки к соединяемым элементам следует подвергать 100-процентному контролю ультразвуковой дефектоскопией.
Результаты контроля должны удовлетворять требованиям п.2.5 настоящих рекомендаций.
6.20. При отправке конструкций с ФС завод-изготовитель кроме документации, предусмотренной п.1.22 главы СНиП 3.03.01-87, должен
представить копию сертификата, удостоверяющего качество стали фланцев, а также документы о контроле качества сварных соединений. Если фланцы
изготовлены из марок стали, отличных от указанных в п.2.2, завод-изготовитель должен представить документы о качестве проката, применяемого для
фланцев в соответствии с указаниями пп.2.3 и 2.4 настоящих рекомендаций.
7. МОНТАЖНАЯ СБОРКА ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
7.1. Проекты производства работ (ППР) по монтажу конструкций должны содержать технологические карты, предусматривающие выполнение ФС
в конкретных условиях монтируемого объекта в соответствии с указаниями "Рекомендаций по сборке фланцевых монтажных соединений стальных
строительных конструкций" (ВНИПИ Промстальконструкция, ЦНИИПроектстальконструкция. - М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1986).
7.2. Подготовку и сборку ФС следует проводить под руководством лица (мастера, прораба), назначенного приказом по монтажной организации
ответственным за выполнение этого вида соединений на объекте.
7.3. Технологический процесс выполнения ФС включает:
подготовительные работы;
сборку соединений;
контроль натяжения высокопрочных болтов;
огрунтование и окраску соединений.
7.4. Высокопрочные болты, гайки и шайбы к ним должны быть подготовлены в соответствии с п.4.25 главы СНиП 3.03.01-87, пп.3.1.2-3.1.8 ОСТ
36-72-82.
7.5. Подготовку контактных поверхностей фланцев следует осуществлять в соответствии с указаниями чертежей КМ и КМД по ОСТ 36-72-82. При
отсутствии таких указаний контактные поверхности очищают стальными или механическими щетками от грязи, наплывов грунтовки и краски, рыхлой
ржавчины, снега и льда.
7.6. Применение временных болтов в качестве сборочных запрещается.
7.7. Под головки и гайки высокопрочных болтов необходимо ставить только по одной шайбе.
Выступающая за пределы гайки часть стержня болта должна иметь не менее одной нитки резьбы.
7.8. Натяжение высокопрочных болтов ФС необходимо выполнять от наиболее жесткой зоны (жестких зон) к его краям.
7.9. Натяжение высокопрочных болтов ФС следует осуществлять только по моменту закручивания.
7.10. Натяжение высокопрочных болтов на заданное усилие следует производить закручиванием гаек до величины момента
закручивания
, который определяют по формуле
,
(31)
где - коэффициент, принимаемый равным: 1,06 - при натяжении высокопрочных болтов; 1,0 - при контроле усилия натяжения болтов;
- среднее значение коэффициента закручивания для каждой партии болтов по сертификату или принимаемое равным 0,18 при отсутствии таких
значений в сертификате;
- усилие натяжения болта, Н;
- номинальный диаметр резьбы болта, м.
Отклонение фактического момента закручивания от момента, определяемого по формуле (31), не должно превышать 0; +10%.
7.11. После натяжения болтов гайки ничем дополнительно не закрепляются.
7.12. После выполнения ФС монтажник обязан поставить на соединение личное клеймо (набор цифр) в месте, предусмотренном в чертежах
конструкций КМ или КМД, и предъявить собранное соединение ответственному лицу.
7.13. Качество выполнения ФС на высокопрочных болтах ответственное лицо проверяет путем пооперационного контроля. Контролю подлежат:
качество обработки (расконсервации) болтов; качество подготовки контактных поверхностей фланцев; соответствие устанавливаемых болтов, гаек и
шайб требованиям ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77, а также требованиям, указанным в чертежах КМ и КМД; наличие шайб под головками болтов и
гайками; длина части болта, выступающей над гайкой; наличие клейма монтажника, осуществляющего сборку соединения; выполнение требований
табл.8.
Таблица 8
Наименование отклонения
Допускаемое
отклонение, мм
Просвет между фланцами или фланцем и полкой колонны после преднапряжения высокопрочных болтов по
линии стенок и полок профиля
0,2
Просвет между фланцами или фланцем и полкой колонны после преднапряжения высокопрочных болтов по
краям фланцев:
для фланцев толщиной не более 25 мм
0,6
для фланцев толщиной более 32 мм
1,0
Примечание. Щуп толщиной 0,1 мм не должен проникать в зону радиусом 40 мм от оси болта
7.14. Контроль усилия натяжения следует осуществлять во всех установленных высокопрочных болтах тарированными динамометрическими
ключами. Контроль усилия натяжения следует производить не ранее чем через 8 ч после выполнения натяжения всех болтов в соединении, при этом
усилия в болтах соединения должны соответствовать значениям, указанным в п.3.3 или табл.9.
Таблица 9
Усилие натяжения болтов (контролируемое), кН (тс)
М20
М24
М27
167(17)
239(24,4)
312(31,8)
7.15. Отклонение фактического момента закручивания от расчетного не должно превышать 0; +10%. Если при контроле обнаружатся болты, не
отвечающие этому условию, то усилие натяжения этих болтов должно быть доведено до требуемого значения.
7.16. Документация, предъявляемая при приемке готового объекта, кроме предусмотренной п.1.22 главы СНиП 3.03.01-87, должна содержать
сертификаты или документы завода-изготовителя, удостоверяющие качество стали фланцев, болтов, гаек и шайб, документы завода-изготовителя о
контроле качества сварных соединений фланцев с присоединяемыми элементами, журнал контроля за выполнением монтажных фланцевых соединений
на высокопрочных болтах.
Приложение 1
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ
N
Схема фланцевого соединения
Марка профиля
,
кН
(тс)
2
3
4
5
6
7
20Ш1
1593
(163)
25
8
6
20К1
1626
(166)
25
9
6
20К2
1879
(192)
40
10
6
п
/
п
1
1
, мм
, мм
, мм
2
23Ш1
1608
(164)
25
9
6
3
23К1
2237
(228)
30
9
6
23K2
2274
(232)
30
10
6
26Ш1
1913
(195)
30
10
7
26Ш2
1937
(197)
30
11
6
4
5
6
7
26К1
2815
(287)
30
10
6
26K2
2933
(299)
30
12
8
30К1
3306
(337)
30
12
8
30К2
4032
(411)
40
12
8
30Ш1
2197
(224)
30
10
7
30Ш2
2668
(272)
40
12
7
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали двутавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката для
применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Болты М24 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 27 мм. Усилие предварительного
натяжения 239 кН (24,4 тс).
4. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
5. Обозначения, принятые в таблице:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
сопротивление стали двутавра растяжению по пределу текучести);
, где
- площадь сечения двутавра;
- максимальное расчетное
- толщина фланцев;
- катеты угловых сварных швов стенки и полки двутавра соответственно.
Приложение 2
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПАРНЫХ РАВНОПОЛОЧНЫХ УГОЛКОВ
N
Схема фланцевого соединения
Сечение элемента, мм
мм
, кН (тс)
, мм
п
/
п
1
1
2
3
100
7
4
5
957
(97,6)
20
2
3
4
5
100
8
110
8
125
8
125
9
140
9
140
10
160
10
1224 (124,8)
25
1579*
(161,0)
30
1928** (196,5)
40
2156 (219,8)
30
6
160
11
180
11
180
12
2613 (266,4)
30
_______________
* Марка сварочной проволоки - Св-10HMA; Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
** Марка сварочной проволоки - Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ по ГОСТ 2246-70*.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали равнополочных уголков по ГОСТ 8509-72 соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката
для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Марку стали фасонок назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих рекомендаций. Длина фасонок определяется конструктивными
особенностями соединений, но не менее 200 мм.
4. Все болты (за исключением болтов по схеме 6) М24 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр
отверстий 27. Усилие предварительного натяжения 239 кН (24,4 тс).
5. Болты по схеме 6 - М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 30 мм. Усилие
предварительного натяжения 312 кН (31,8 тс).
6. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
7. Обозначения, принятые в таблице:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
указанных в графе 3 для каждого фланцевого соединения;
- толщина фланцев;
, где
- площадь сечения уголка с максимальными типоразмерами из
- максимальное расчетное сопротивление стали уголка растяжению по пределу текучести);
- катет угловых сварных швов.
Приложение 3
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ТАВРОВ
Таблица 1
N п/п
Схема фланцевого соединения
Марка профиля
1
2
3
4
5
10Шт1
800**
(81,5)
30
881**
(89,8)
25
1
, кН (тс)
, мм
11,5Шт1
2
13Шт1
13Шт2 (см. п.6 примечаний)
3
15Шт1
1439* (146,7)
30
1919**
(195,6)
30
2537*
(258,6)
40
15Шт2
15Шт3
4
17,5Шт1
17,5Шт2
17,5Шт3
5
20Шт1
20Шт2
20Шт3
Таблица 2
N п/п
Схема фланцевого сечения
Марка профиля
1
2
3
4
5
10Шт1
958
(97,6)
20
1227*
(125,1)
25
1494**
(152,3)
25
1
, кН (тс)
, мм
11,5Шт1
2
13Шт1
13Шт2
3
15Шт1
15Шт2
4
17,5Шт1
1919**
(195,6)
30
2681**
(273,3)
40
17,5Шт2
17,5Шт3
5
20Шт1
20Шт2
20Шт3
_______________
* Марка сварочной проволоки - Св-10НМА; Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
** Марка сварочной проволоки - Св-10ХГ2СМА, Cв-08XH2ГMЮ по ГОСТ 2246-70*.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали тавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката для применения в
стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 и 09Г20-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Марку стали фасонок назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих рекомендаций. Длина фасонок определяется конструктивными
особенностями соединений, но не менее 200 мм.
4. Все болты, за исключением болтов по схеме 5 (табл.1 и табл.2), М24 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77.
Диаметр отверстий 27 мм. Усилие предварительного натяжения 239 кН (24,4 тс).
5. Болты по схеме 5 (табл.1 и табл.2) М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 30 мм.
Усилие предварительного натяжения 312 кН (31,8 тс).
6. На схеме (табл.1) представлено фланцевое соединение тавров с расчетным сопротивлением не выше 315 и 270 МПа для 13Шт1 и 13Шт2
соответственно.
7. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
8. Обозначения, принятые в таблицах:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
указанных в графе 3 для каждой схемы фланцевых соединений;
текучести);
, где
- площадь сечения тавра с максимальными типоразмерами из
- максимальное расчетное сопротивление стали тавра растяжению по пределу
- толщина фланцев;
- катеты угловых сварных швов стенки и полки тавра соответственно.
Приложение 4
COPTAМEHT ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КРУГЛЫХ ТРУБ
N
п/п
Схема фланцевого соединения
1
2
1
Сечение трубы, мм
мм
, кН (тс)
, мм
, мм
,
, мм
мм
3
114
2,5
121
5,0; 6,0*
5,0
4
5
6
7
8
(64,2)
630
20
245
175
20
255
185
127
3,0
140
3,5; 4,5
140
4,0
159
4,0
168
168
219
219
245
6,0
255
185
275
205
20
(92,2)
903
25
310
220
24
630
20
300
220
20
903
25
350
250
24
(138,2) 1356
25
350
250
24
400
300
400
300
430
330
6,0*
8,0
219
3
8,0*
3,5; 5,5
168
2
4,0
10,0*
6,0; 8,0*
10,0*
4,0
(184,3) 1808
25
6,0
8,0*
24
4
219
7,0; 8,0
25
400
300
245
10,0
12,0*
430
330
273
4,5.....**6,0
460
360
535
425
560
460
460
360
12,0*
460
360
377
9,0; 10,0
560
460
325
6,0
520
410
273
325
377
5
(230,4) 2260
273
273
24
8,0; 10,0*
5,0; 5,5
5,0
8,0
7,0; 8,0
(276,5) 2712
8,0
(360)
3532
25
30
24
27
_______________
* Горячедеформированные трубы по ГОСТ 8732-78*
** Брак оригинала. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-76 и горячедеформированных труб по ГОСТ 8732-
78* соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката для применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 и 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Марку стали ребер жесткости назначают в соответствии с указаниями п.2.8 настоящих рекомендаций. Толщина ребер принимается равной
толщине стенки трубы с округлением в большую сторону. Длина ребер определяется конструктивными особенностями соединения, но не менее 1,5
диаметра трубы для четных и 1,7 диаметра трубы для нечетных ребер.
4. Болты М20, М24 и М27 высокопрочные из стали 40Х "Селект" по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77. Диаметр отверстий 23, 28 и 31 мм. Усилие
предварительного натяжения 167, 239 и 312 кН соответственно.
5. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
6. Обозначения, принятые в таблице:
- расчетная продольная сила фланцевых соединений (
для каждого фланцевого соединения;
, где
- площадь сечения трубы с типоразмерами из указанных в графе 3
- расчетное сопротивление стали трубы растяжению по пределу текучести);
- толщина фланцев;
- диаметр фланцев;
- диаметр болтовой риски;
- диаметр болтов.
Приложение 5
СОРТАМЕНТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Геометрические параметры соединений
Диаметр
болта
Параметры,
мм
Номер профиля ригеля
26Б1
30Б1
35Б1
35Б2
40Б1
М24
90
45Б1
50Б1
55Б1
60Б1
45Б2
50Б2
55Б2
60Б2
90
70Б1
70Б2
80Б1
90Б1
100Б1
100Б2
23Ш1
26Ш1
26Ш2
100
100
90
30Ш1
35Ш1
40Ш1
50Ш1
30Ш2
35Ш2
40Ш2
90
60Ш1
70Ш1
70Ш2
100
100
М27
60
60
60
60
60
60
60
60
40
45
45
50
40
45
45
50
100
100
110
110
100
100
110
110
70
70
70
70
70
70
70
70
45
50
50
55
45
50
50
55
Примечание. Параметр
рекомендаций.
может быть изменен в зависимости от типа колонны при выполнении условий, изложенных в разделе 4 (п.4) настоящих
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ (тс·м)
Тип
фла
н- ца
1
2
Диаметр
болт
а
Номер профиля ригеля
26
Б1
30Б1
35
Б1
35
Б2
40Б1
40Б2
45
Б1
45
Б2
50Б1
50Б2
55
Б1
55
Б2
60Б1 70Б1 80Б1
60Б2 70Б2
90
Б1
100Б
1
23Ш
1
26Ш
1
26Ш
2
30Ш
1
30Ш
2
35Ш
1
35Ш
2
40
Ш
1
40
Ш
2
50Ш
1
50Ш
2
60Ш
1
70Ш
1
70Ш
2
М24
15,
5
18,5
22,
2
25,9
31,
7
35,6
41,
9
46,7
-
-
-
-
13,0
15,2
17,8
21,1
-
-
-
-
М27
-
-
-
36,3
40,
7
-
-
-
-
-
-
-
-
19,4
22,6
-
-
-
-
-
М24
-
-
-
28,8
35,
40,2
48,
53,5
63,9
74,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3
3
4
1
М27
-
-
-
-
-
50,5
58,
6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
М24
-
-
-
-
-
63,5
73,
8
81,9
97,4
112,
9
12
9,5
145,
4
-
-
31,3
37,6
44,
8
61,6
79,2
-
М27
-
-
-
-
-
-
-
100,
7
119,
8
139,
0
-
-
-
-
-
45,6
54,
5
-
-
-
М24
-
-
-
-
-
-
-
-
136,
7
159,
4
18
3,7
206,
8
-
-
-
-
62,
8
86,1
110,
3
132
М27
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
22
2,0
258,
6
-
-
-
-
-
103,
1
132,
7
160
СВАРНЫЕ ШВЫ
Номер
профиля
ригеля
26
Б
30Б
35Б
40Б
45
Б
50
Б
55
Б
60
Б
70
Б
8
0
Б
90
Б
100Б
23
Ш
26
Ш
30
Ш
40
Ш
50
Ш
60
Ш
70Ш
35
Ш
8
8
8
8
8
10
12
12
*
14
*
1
4
*
14
*
14*
8
10
10
12
*
12*
10
10
10
10
14
14
16
16
*
16
*
1
6
*
16
*
20*
10
14
16
16
*
18*
_______________
* Марка сварочной проволоки Св-10 НМА, Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70*.
Примечания: 1. Типоразмеры и марки стали двутавров по ГОСТ 26020-83 соответствуют сокращенному сортаменту металлопроката для
применения в стальных строительных конструкциях.
2. Сталь листовая горячекатаная для фланцев по ГОСТ 19903-74* марки 14Г2АФ-15 по ГОСТ 19282-73, 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73.
3. Болты высокопрочные М24 и М27 из стали 40Х ’’Селект" климатического исполнения ХЛ с временным сопротивлением не менее
1100 МПа (110 кгс/мм ), а также гайки высокопрочные и шайбы к ним по ГОСТ 22353-77 - ГОСТ 22356-77.
Усилие предварительного натяжения болтов: М24 - 239 кН; М27 - 312 кН.
4. Диаметр отверстий 28 и 31 мм под высокопрочные болты М24 и М27 соответственно.
5. Сварка механизированная. Сварочная проволока марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.
Приложение 6
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ
РАСТЯЖЕНИЮ
1. Фланцевое соединение растянутых элементов из парных равнополочных уголков
Спроектировать и рассчитать ФС по следующим исходным данным:
профиль присоединяемых элементов - парные равнополочные уголки
по ГОСТ 8509-72 из стали марки 09Г2С-6 по ГОСТ
19282-73 с расчетным сопротивлением стали растяжению по пределу текучести
=360 МПа (3650 кгс/см ) и временным сопротивлением стали
разрыву с
=520 МПа (5300 кгс/см ), площадь сечения профиля
усилие растяжения, действующее на соединение,
=2х22=44 см ;
=1557 кН (159 тс);
материал фланца - сталь марки 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73 с расчетным сопротивлением растяжению по пределу текучести
МПа (2950 кгс/см ) и нормативным сопротивлением по пределу текучести
=290
=305 МПа (3100 кгс/см ), расчетное сопротивление стали фланца
растяжению в направлении толщины проката (в соответствии с указаниями главы СНиП II-23-81*)
кгс/см ). Толщина фланца =30 мм;
МПа (1480
болты высокопрочные М24, расчетное усилие болта
(24,4 тс);
=266 кН (27,1 тс), расчетное усилие предварительного натяжения болтов
=239 кН
катеты сварных швов принять равными
=10 мм, сварка механизированная проволокой марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* с обеспечением
проплавления корня шва не менее 2 мм, расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно
=215 МПа (2200 кгс/см ),
МПа (2390 кгс/см );
материал фасонки - сталь марки 09Г2С-12-2 по ТУ 14-1-3023-80, толщина фасонки
=14 мм.
Проверка прочности сварных швов
Определяем длину сварных швов (рис.1):
см, а также необходимые для расчета параметры в соответствии с требованиями
главы СНиП II-23-81*:
по трем сечениям:
=0,7,
=1,0,
=1,0,
=1,0,
=1,0. Проверку прочности сварных швов в соответствии с указаниями п.5.10 выполняем
по металлу шва по формуле (28):
;
МПа (2200 кгс/см );
по металлу границы сплавления с профилем по формуле (29):
;
МПа (2390 кгс/см );
по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по формуле (30):
;
МПа (1480 кгс/см ).
Рис.1. Схема к примеру расчета фланцевого соединения парных равнополочных уголков 125х9
Таким образом, прочность сварных швов обеспечена.
Для предотвращения внецентренного приложения внешнего усилия на соединение центр тяжести сварных швов должен совпадать с
центром тяжести соединяемого профиля. Поэтому необходимо выполнение условия:
=0, где
- статический момент сварных швов
относительно оси
Разница между
, или
и
=
, где
составляет
и
- статические моменты сварных швов выше и ниже оси
соответственно.
.
Конструирование и расчет прочности ФС
Конструктивная форма соединения принята, как показано на рис.1. В таком соединении количество болтов внутренней зоны
Количество болтов наружной зоны
предварительно назначаем из условия (1) [см. раздел 5]:
=4.
,
где
- предельное внешнее усилие на болт внутренней зоны от действия внешней нагрузки;
- предельное внешнее усилие на один
болт наружной зоны, определяемое по табл.2 (раздел 5). По конструктивным особенностям соединения предварительно назначаем количество болтов
наружной зоны
=4.
Расстановку болтов производим в соответствии с указаниями п.4.6. В соответствии с указаниями п.4.7 болты должны быть
расположены безмоментно относительно оси
(см. рис.1), поэтому
. С учетом, что
=1,5 имеем:
,
таким образом это условие выполнено.
Прочность ФС следует считать обеспеченной, если выполняется условие (2):
,
где
- расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС и определяемое по формулам (3) или (4). Для определения
необходимо найти
величину
- расчетное усилие на болт наружной зоны -го участка фланца, представляемого условно как элементарное Т-образное ФС. Заметим, что
в силу конструктивных особенностей в этом соединении можно выделить два участка наружной зоны I и II (на рис.1 эти участки заштрихованы).
Поэтому для нахождения величины необходимо определить значения
и
и выбрать наименьшее из них.
Определение
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к участку I наружной зоны, определяем из условия:
.
Значение
определяем по формуле (5)
, где
находим по формуле (6)
,a
,
- по формуле (7)
здесь
=24 мм - номинальный диаметр резьбы болта,
- ширина фланца, приходящаяся на один болт участка I наружной зоны,
мм - усредненное расстояние между осью болта и краями сварных швов полки уголка и фасонки.
Тогда:
кН (17,7 тс).
Значение
определяем по формуле (8)
,
для чего находим значения
и
:
,
а значение
Тогда:
определяем по табл.4 (
).
кН (28,4 тс).
Поскольку
, принимаем
кН (17,7 тс).
Определение
Значение
С учетом этого
находим так же, как и
, с той лишь разницей, что для участка II
мм, а
тогда
кН (17,6 тс).
Определим усилие на болт из условия прочности фланца на изгиб:
значение
тогда:
определяем по табл.4 (
=1,5),
кН (20,7 тс).
Поскольку
, принимаем
кН.
Так как
, принимаем
.
Поскольку
, расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС, определяем по формуле (3)
(162 тс).
Проверяем выполнение условия (2):
.
Условие (2) выполнено, таким образом, прочность ФС следует считать обеспеченной.
2. Фланцевое соединение растянутых элементов из круглых труб
Спроектировать и рассчитать ФС по следующим исходным данным:
профиль присоединяемых элементов - электросварная прямошовная труба 273х8 мм по ГОСТ 10704-76 из стали марки 09Г2С по ТУ
14-3-500-76 с расчетным сопротивлением стали растяжению по пределу текучести
стали разрыву
=470 МПа (4800 кгс/см ), площадь сечения трубы
усилие растяжения, действующее на соединение,
=250 МПа (2550 кгс/см ) и временным сопротивлением
=66,62 см ;
=1666 кН (170 тс);
материал фланца - сталь марки 09Г2С-15 по ГОСТ 19282-73 с расчетным сопротивлением растяжению по пределу текучести
МПа (2950 кгс/см ) и нормативным сопротивлением по пределу текучести
=305 МПа (3100 кгс/см ), расчетное сопротивление стали фланца
растяжению в направлении толщины проката (в соответствии с указаниями главы СНиП II-23-81*)
кгс/см ). Толщина фланца =25 мм;
болты высокопрочные М24, расчетное усилие болта
(24,4 тс);
=290
МПа (1480
=266 кН (27,1 тс), расчетное усилие предварительного натяжения болтов
=239 кН
катеты сварных швов принять равными
=8 мм, сварка механизированная проволокой марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* с обеспечением
проплавления корня шва не менее 2 мм, расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно
=215 МПа (2200 кгс/см ),
МПа (2160 кгс/см );
материал ребер жесткости - сталь марки 09Г2С по ТУ 14-1-3023-80, толщина ребер жесткости
=10 мм.
Расчет прочности и проектирование ФС
В соответствии с указаниями п.5.7 прочность ФС элементов замкнутого профиля считается обеспеченной, если:
при
Из этого условия определим необходимое количество болтов
мм.
в соединении:
шт.
Количество болтов в соединении принимаем
=8 шт.
Конструирование ФС осуществляем в соответствии с указаниями раздела 4.
При принятом количестве болтов в соединении минимальное количество ребер жесткости
мм,
=4. Длина нечетных ребер:
длина четных ребер:
мм, принимаем
где
=470 мм.
- диаметр трубы.
В соответствии с указаниями п.4.6 болты располагаем как можно ближе к элементам присоединяемого профиля, при этом:
мм,*
_________________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
мм, с округлением принимаем =50 мм.
Определяем диаметр риски болтов:
мм, принимаем
=355 мм, а диаметр фланца:
мм.
Угол между радиальными осями ребра и болтов, расположенными у ребра:
, с округлением принимаем
=20°.
Проверка прочности сварных швов
Определяем длину сварных швов (рис.2):
главы СНиП II-23-81*:
мм, а также необходимые для расчета параметры в соответствии с требованиями
=0,7,
=1,0,
=1,0,
=1,0,
=1,0.
Рис.2. Схема к примеру расчета фланцевого соединения элементов из круглых труб 273х8
Проверку прочности сварных швов в соответствии с указаниями п.5.10 выполняем по трем сечениям:
по металлу шва по формуле (28):
;
МПа (2200 кгс/см );
по металлу границы сплавления с профилем по формуле (29):
;
МПа (2160 кгс/см );
по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по формуле (30):
;
МПа (1480 кгс/см ).
Таким образом, прочность сварных швов обеспечена.
Приложение 7
ПРИМЕР РАСЧЕТА ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Провести проверочный расчет фланцевого соединения (см. рисунок).
Схема к примеру расчета фланцевого соединения широкополочного двутавра 160Б1, подверженного
воздействию изгиба и растяжения
Данные, необходимые для расчета:
профиль присоединяемого элемента - 160Б1 по ГОСТ 26020-83 из стали марки 09Г2С, площадь сечения профиля
сечения пояса
=35,4 см , момент сопротивления профиля
=131 см , площадь
=2610 см ;
изгибающий момент и продольное усилие, действующие на соединение, соответственно
=686 кН·м (70 тс·м) и
=490,5 кH (50 тс);
материал фланца - сталь марки 14Г2АФ-15 по ТУ 14-105-465-82 с расчетным сопротивлением изгибу по пределу текучести
МПа (3750 кгс/см ), толщина фланца принята равной =25 мм;
болты высокопрочные М24, расчетное усилие растяжения болта
=266 кН (27,1 тс), расчетное усилие предварительного натяжения болтов
=239 кН (24,4 тс);
катеты сварных швов по поясам профиля
=12 мм, по стенке
=368
=8 мм.
Максимальное и минимальное значения нормальных напряжений в присоединяемом профиле от действия изгиба и продольных усилий определяем
по формуле (10) [см. раздел 5]:
;
.
Усилие в растянутом поясе присоединяемого элемента определяем по формуле (11):
,
где
- площадь сечения участка стенки в зоне болтов растянутого пояса (см. рис.4 и рисунок в настоящем приложении);
;
=10 мм - толщина стенки профиля;
=70 мм - ширина фланца, приходящаяся на один болт, расположенный вдоль стенки профиля;
=15,5 мм - толщина пояса профиля.
мм,
=80·10=800 мм, тогда
=(3540+800)·300=1302 кН (132,5 тс).
Усилие в растянутой части стенки определяем по формуле (12):
,
где
,
;
мм,
тогда
кН (30,5 тс).
Прочность ФС считаем обеспеченной, если при
и
выполняется условие (13):
;
.
При принятом конструктивном решении ФС (наличие ребра жесткости растянутого пояса и симметричное расположение болтов
относительно пояса
, см. рисунок) расчетное усилие растяжения, воспринимаемое болтом и фланцем, относящимися к растянутому
поясу,
определяем по формуле (16):
,
то же, к растянутой части стенки,
- по формуле (19):
.
Определение
Поскольку
мм, то
,
,
,
мм - расстояние от оси болтов ряда
до пояса профиля.
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к наружной зоне пояса, определяем из условия:
.
Значение
определяем по формуле (5):
, где
находим по формуле (6):
,a
- по формуле (7):
,
здесь
=24 мм - номинальный диаметр резьбы болта,
=70 мм - ширина фланца, приходящаяся на один болт наружной зоны растянутого пояса профиля;
=33 мм - расстояние от оси болтов ряда
до края сварного шва растянутого пояса профиля (
Тогда:
,
и
кН (15,7 тс).
Значение
определяем по формуле (8):
,
для чего находим значения
и
:
Н·см;
.
Значение
Тогда:
определяем по табл.4 (
=1,48).
мм).
кН (20,1 тс).
Поскольку
, принимаем
кН (15,7 тс) и
.
Определение
Расчетное усилие растяжения, воспринимаемое фланцем и болтом, относящимися к растянутой части стенки профиля, определяем из условия:
.
Значения
и
как и при определении
определяем по формулам (5) и (8). Расчет всех параметров, необходимых для определения
, выполняем так же,
, с той лишь разницей, что для болтов и фланца, относящихся к стенке профиля, параметр
мм). Тогда:
;
,
кН (14,7 тс).
Определим усилие на болт из условия прочности фланца на изгиб:
Н·см;
;
значение
и
определяем по табл.4 (
=1,42);
=37 мм (
кН (18,2 тс).
Поскольку
, то принимаем
кН (14,7 тс).
Находим значение
:
кН (31,8 тс).
Определив значения
кН (132,5 тс)
кН (30,5 тс)
и
, проверяем условие (13):
кН (138,4 тс);
кН (31,8 тс).
Условие (13) выполнено. Проверка прочности сварных швов выполнена в соответствии с п.5.10 настоящих рекомендаций. Прочность сварных
швов обеспечена.
Таким образом, прочность фланцевого соединения обеспечена.
Приложение 8
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ ТОЛСТОЛИСТОВОГО
ПРОКАТА ДЛЯ ФЛАНЦЕВ
1. Общие положения
1.1. Настоящие указания распространяются на толстолистовой прокат строительных сталей толщиной от 12 до 50 мм включительно,
предназначенный для изготовления фланцев соединений растянутых и изгибаемых элементов, и устанавливают методику испытаний на
статическое растяжение с целью определения следующих характеристик механических свойств металлопроката в направлении толщины
при температуре
°С: предела текучести (физического или условного); временного сопротивления разрыву; относительного удлинения после
разрыва; относительного сужения после разрыва.
1.2. Определяемые в соответствии с настоящими методическими указаниями механические свойства могут быть использованы для контроля
качества проката для металлоконструкций; анализа причин разрушения конструкций; сопоставления материалов при обосновании их выбора для
конструкций; расчета прочности несущих элементов с учетом их работы по толщине листов; сравнения сталей в зависимости от химического состава,
способа выплавки и раскисления, сварки, вида термообработки, толщины и т.д.
1.3. При испытании на статическое растяжение принимаются следующие обозначения и определения:
рабочая длина *, мм - часть образца с постоянной площадью поперечного сечения между его головками или участками для захвата;
_______________
* Буквенные обозначения приняты по ГОСТ 1497-73**.
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 1497-84. Здесь и далее. - Примечание изготовителя базы данных.
начальная расчетная длина образца
, мм - участок рабочей длины образца до разрыва, на которой определяется удлинение;
конечная расчетная длина образца после его разрыва
, мм;
начальный диаметр paбочей части цилиндрического образца до разрыва
минимальный диаметр цилиндрического образца после его разрыва
, мм;
, мм;
начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца до разрыва
площадь поперечного сечения образца после его разрыва
, мм ;
, мм ;
осевая растягивающая нагрузка
,
предел текучести (физический)
, МПа - наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки;
- нагрузка, действующая на образец в данный момент испытания;
предел текучести условный
, МПа - напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% длины участка образца, удлинение
которого принимается в расчет при определении указанной характеристики;
временное сопротивление
, МПа - напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке
относительное удлинение после разрыва
длине
, предшествующей разрушению образца;
- отношение приращения расчетной длины образца (
) после разрыва к ее первоначальной
;
относительное сужение после разрыва
к начальной площади поперечного сечения образца
, % - отношение разности начальной площади и площади поперечного сечения после разрыва
.
2. Форма, размеры образцов и их изготовление
2.1. Для испытания на растяжение в направлении толщины проката применяют укороченные цилиндрические образцы (см. рисунок, а) диаметром
5 мм, начальной расчетной длиной
мм по п.2.1 ГОСТ 1497-73. При этом металл, испытываемый в направлении толщины, условно
рассматривается как хрупкий. Рабочая длина образца в соответствии с п.2.3 ГОСТ 1497-73 составляет
мм.
Образцы для испытаний на растяжение в направлении толщины проката
2.2. Образец вырезают из испытываемого листа так, чтобы ось образца была перпендикулярна к поверхности листа.
2.3. На торцах образцов, выполненных из металлопроката толщиной 30 мм, сохраняется прокатная корка. При толщине испытываемого проката
более 30 мм такая корка сохраняется на одном торце образца.
2.4. Для испытания металлопроката толщиной 12-29 мм применяются сварные образцы. С этой целью к листовой заготовке испытываемого металла
приваривают в тавр две пластины из стали той же прочности, чтобы получить крестовое соединение со сплошным проваром. Цилиндрические образцы
вырезают из сварного соединения так, чтобы испытываемый металл попадал в рабочую часть образца. При этом продольная ось образца должна
совпадать с направлением толщины испытываемого листа. Этапы изготовления сварных образцов указаны на рисунке, б.
2.5. Для испытания металлопроката толщиной 24-29 мм допускается применять несварные образцы с укороченной рабочей длиной по сравнению с
указанной в п.2.1 и на рисунке, а. При этом высота головок образцов не изменяется.
2.6. Образцы рекомендуется обрабатывать на металлорежущих станках. Глубина резания при последнем проходе не должна превышать 0,3 мм.
Чистота обработки поверхности образцов и точность изготовления должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497-73.
2.7. При определении относительного удлинения нужно обходиться без нанесения кернов на рабочей части образца; за начальную расчетную длину
следует принимать общую длину образца вместе с головками.
2.8. Начальную и конечную длину образца измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм, и полученные значения округляют в
большую сторону. Диаметр рабочей части образца до испытания измеряют микрометром в трех местах (посередине и с двух краев) с
точностью до 0,01 мм; в каждом сечении диаметр измеряют дважды (второе измерение производят при повороте образца на 90°), и за
начальный диаметр принимают среднее значение из двух измерений; причем фиксируют все три значения начальных диаметров (в
середине и с двух краев рабочей части образца). После испытания определяют, вблизи какого измеренного сечения произошел разрыв
образца, и в дальнейшем при определении относительного сужения после разрыва
диаметр этого сечения принимают за начальный диаметр.
Диаметр образцов после испытания следует измерять штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.
2.9. Для испытания изготавливают по три образца от каждого листа, пробы отбирают из средней трети листа (по ширине).
3. Испытание образцов
3.1. Для определения механических свойств в направлении толщины проката при статическом растяжении используют универсальные
испытательные машины с механическим, гидравлическим или электрогидравлическим приводом с усилием не выше 100 кН (10 тс) при условии
соответствия их требованиям ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 7855-74.
3.2. При проведении испытаний должны соблюдаться следующие основные условия:
надежное центрирование образца в захватах испытательной машины;
плавность нагружения;
скорость перемещения подвижного захвата при испытании до предела текучести - не более 0,1, за пределом текучести - не более 0,4 длины
расчетной части образца, выраженная в мм/мин.
3.3. Рекомендуется оснащать машины регистрирующей аппаратурой для записи диаграмм "усилие-перемещение" в масштабе не менее 25:1.
3.4. Испытания на растяжение образцов для определения механических свойств в направлении толщины проката и подсчет результатов испытаний
проводят в полном соответствии с § 3 и 4 ГОСТ 1497-73.
3.5. При разрушении сварных образцов вне основного металла испытываемого листа из-за возможных дефектов соединения (поры непроваров,
шлаковые включения, трещины и др.) результаты их испытания не принимают во внимание и испытание повторяют на новых образцах.
3.6. Результаты испытаний каждого образца в виде значений
прикладываемом к сертификату на металлоконструкции. Величины
и
вносят в журнал испытаний и фиксируют в протоколе,
нормируются и служат критериями при выборе и назначении
толстолистового проката для изготовления фланцев. Значения других характеристик
данных.
и
факультативны и используются для накопления
В журнал испытаний вносят также данные из сертификата металлургического завода-изготовителя металлоизделий: марку стали, номер партии,
номер плавки, номер листа, химический состав и механические свойства при обычных испытаниях.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ
"РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РАСЧЕТУ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ, ИЗГОТОВЛЕНИЮ И МОНТАЖУ
ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ"
Содержание пункта 2.2 раздела ’’Материалы’’ заменяется на следующее.
2.2. Для фланцев элементов стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их совместному действию, следует принять листовую
сталь по ГОСТ 19903-74* с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката по ТУ 14-1-4431-88 классов 3-5 марок
09Г2С-15 и 14Г2АФ-15 (по ГОСТ 19282-73) или по ТУ 14-105-465-89 марки 14Г2АФ-15. Допускается применение листовой стали электрошлакового
переплава марки 16Г2АФШ по ТУ 14-1-1779-76 и 10 ГНБШ по ТУ 14-1-4603-89.
______________
Механические характеристики листовой стали марки 10ГНБШ толщиной 10-40 мм: временное сопротивление
предел текучести
=40 кгс/мм , относительное удлинение
вязкость при температуре - 60 °С KCV не менее 8,0 кгс/см .
=52-70 кгс/мм ,
%, относительное сужение в направлении толщины -
%, ударная
Содержание пункта 2.3 раздела ’’Материалы’’ заменяется на следующее.
2.3. Фланцы могут быть выполнены из листовой низколегированной стали марок С345, С375 по ГОСТ 27772-88, при этом сталь должна
удовлетворять следующим требованиям:
- категория качества стали (только для С345 и С375) - 3 или 4 в зависимости от требований к материалу конструкции по СНиП II-23-81*;
- относительное сужение стали в направлении толщины проката
%, минимальное для одного из трех образцов
%.
Проверку механических свойств стали в направлении толщины проката осуществляет завод строительных стальных конструкций по методике,
изложенной в приложении 8.
Содержание пункта 2.5 раздела "Материалы" заменяется на следующее.
2.5. Качество стали для фланцев по характеристикам сплошности в зонах шириной 80 мм симметрично вдоль оси симметрии каждого из элементов
профиля, присоединяемого к фланцу, должно удовлетворять требованиям в таблице 1.
Контроль качества стали методами ультразвуковой дефектоскопии осуществляет завод строительных конструкций. На рисунке в качестве примера
показаны зоны контроля стали фланцев для соединений элементов открытого и замкнутого профилей.
Таблица 1
Зона
дефектоскопии
Характеристика сплошности
Площадь несплошности, см
Минимальная
учитываемая
Максимальна
я
учитываемая
Допустимая
частота
несплошностей
Максимальная
допустимая
протяженность
несплошности
Минимальное
допустимое
расстояние
несплошностями*
Контролируема
я зона фланцев
0,5
10 м
1,0
4 см
10 см
_________________
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Оценку качества стали фланцев марки 10ГНБШ по характеристикам сплошности можно осуществлять по дефектограммам, прилагаемым заводомпоставщиком стали к каждому листу. При удовлетворении требований, указанных в таблице 1, ультразвуковую дефектоскопию завод строительных
конструкций не выполняет.
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
/ Министерство монтажных и специальных
строительных работ СССР. М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1989
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
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
45
6.4
Приготовление и нанесение протекторной грунтовки ВЖС 83-02-87.
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
47
Транспортировка и хранение элементов и деталей, законсервированных
грунтовкой ВЖС 83-02-87
6.5
46
49
Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные 49
поверхности шайб
6.6
7
Сборка ФПС
49
Список литературы
51
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.
При использовании обычных болтов их натяжение N не превосходит 80-100 кН, а разброс натяжения N=20-50 кН, что не позволяет
прогнозировать несущую способность такого соединения по трению. При использовании же высокопрочных болтов при том же N натяжение N= 200 -
400 кН, что в принципе может позволить задание и регулирование несущей способности соединения. Именно эту цель преследовали предложения [3,1417].
Однако проектирование и расчет таких соединений вызвал серьезные трудности. Первые испытания ФПС показали, что рассматриваемый класс
соединений не обеспечивает в общем случае стабильной работы конструкции. В процессе подвижки возможна заклинка соединения, оплавление
контактных поверхностей соединяемых деталей и т.п. В ряде случаев имели место обрывы головки болта. Отмеченные исследования позволили выявить
способы обработки соединяемых листов, обеспечивающих стабильную работу ФПС. В частности, установлена недопустимость использования для ФПС
пескоструйной обработки листов пакета, рекомендованы использование обжига листов, нанесение на них специальных мастик или напыление мягких
металлов. Эти исследования показали, что расчету и проектированию сооружений должны предшествовать детальные исследования самих соединений.
Однако, до настоящего времени в литературе нет еще систематического изложения общей теории ФПС даже для одноболтового соединения, отсутствует
теория работы многоболтовых ФПС. Сложившаяся ситуация сдерживает внедрение прогрессивных соединений в практику строительства.
В силу изложенного можно заключить, что ФПС весьма перспективны для использования в сейсмостойком строительстве, однако, для этого
необходимо детально изложить, а в отдельных случаях и развить теорию работы таких соединений, методику инженерного расчета самих ФПС и
сооружений с такими соединениями. Целью, предлагаемого пособия является систематическое изложение теории работы ФПС и практических методов
их расчета. В пособии приводится также и технология монтажа ФПС.
2.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
Развитие науки и техники в последние десятилетия показало, что надежные и долговечные машины, оборудование
и приборы могут быть созданы только при удачном решении теоретических и прикладных задач сухого и вязкого
трения, смазки и износа, т.е. задач трибологии и триботехники.
Трибология – наука о трении и процессах, сопровождающих трение (трибос – трение, логос – наука). Трибология
охватывает экспериментально-теоретические результаты исследований физических (механических, электрических,
магнитных, тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.
Триботехника – это система знаний о практическом применении трибологии при проектировании, изготовлении и
эксплуатации трибологических систем.
С трением связан износ соприкасающихся тел – разрушение поверхностных слоев деталей подвижных соединений,
в т.ч. при резьбовых соединениях. Качество соединения определяется внешним трением в витках резьбы и в торце
гайки и головки болта (винта) с соприкасающейся деталью или шайбой. Основная характеристика крепежного
резьбового соединения – усилие затяжки болта (гайки), - зависит от значения и стабильности моментов сил трения
сцепления, возникающих при завинчивании. Момент сил сопротивления затяжке содержит две составляющих: одна
обусловлена молекулярным воздействием в зоне фактического касания тел, вторая – деформированием тончайших
поверхностей слоев контактирующими микронеровностями взаимодействующих деталей.
Расчет этих составляющих осуществляется по формулам, содержащим ряд коэффициентов, установленных в
результате экспериментальных исследований. Сведения об этих формулах содержатся в Справочниках «Трение,
изнашивание и смазка» [22](в двух томах) и «Полимеры в узлах трения машин и приборах» [13], изданных в 1978-1980
г.г. издательством «Машиностроение». Эти Справочники не потеряли своей актуальности и научной обоснованности и в
настоящее время. Полезный для практического использования материал содержится также в монографии Геккера Ф.Р.
[5].
Сухое трение. Законы сухого трения
1. Основные понятия: сухое и вязкое трение; внешнее и внутреннее трение, пограничное трение; виды сухого
трения.
Трение – физическое явление, возникающее при относительном движении соприкасающихся газообразных, жидких
и твердых тел и вызывающее сопротивление движению тел или переходу из состояния покоя в движение относительно
конкретной системы отсчета.
Существует два вида трения: сухое и вязкое.
Сухое трение возникает при соприкосновении твердых тел.
Вязкое трение возникает при движении в жидкой или газообразной среде, а также при наличии смазки в области
механического контакта твердых тел.
При учете трения (сухого или вязкого) различают внешнее трение и внутренне трение.
Внешнее трение возникает при относительном перемещении двух тел, находящихся в соприкосновении, при этом
сила сопротивления движению зависит от взаимодействия внешних поверхностей тел и не зависит от состояния
внутренних частей каждого тела. При внешнем трении переход части механической энергии во внутреннюю энергию
тел происходит только вдоль поверхности раздела взаимодействующих тел.
Внутреннее трение возникает при относительном перемещении частиц одного и того же тела (твердого, жидкого
или газообразного). Например, внутреннее трение возникает при изгибе металлической пластины или проволоки, при
движении жидкости в трубе (слой жидкости, соприкасающийся со стенкой трубы, неподвижен, другие слои движутся с
разными скоростями и между ними возникает трение). При внутреннем трении часть механической энергии переходит
во внутреннюю энергию тела.
Внешнее трение в чистом виде возникает только в случае соприкосновения твердых тел без смазочной прослойки
между ними (идеальный случай). Если толщина смазки 0,1 мм и более, механизм трения не отличается от механизма
внутреннего трения в жидкости. Если толщина смазки менее 0,1 мм, то трение называют пограничным (или
граничным). В этом случае учет трения ведется либо с позиций сухого трения, либо с точки зрения вязкого трения (это
зависит от требуемой точности результата).
В истории развития понятий о трении первоначально было получено представление о внешнем трении. Понятие о
внутреннем трении введено в науку в 1867 г. английским физиком, механиком и математиком Уильямом Томсоном
(лордом Кельвиным).1)
Законы сухого трения
Сухое трение впервые наиболее полно изучал Леонардо да Винчи (1452-1519). В 1519 г. он сформулировал закон
трения: сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна нагрузке (силе
прижатия тел), при этом коэффициент пропорциональности – величина постоянная и равна 0,25:
.
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].
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:
.
Кроме того, Амонтон (он изучал равномерное движение тела по наклонной плоскости) впервые предложил
формулу:
,
где f – коэффициент трения;  - угол наклона плоскости к горизонту;
В 1750 г. Леонард Эйлер (1707-1783), придерживаясь закона трения Леонарда да Винчи – Амонтона:
,
впервые получил формулу для случая прямолинейного равноускоренного движения тела по наклонной плоскости:
,
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.
2)
Г.Амонтон (1663-1705) – член Французской академии наук с 1699 г.
3) Ш.Кулон (1736-1806) – французский инженер, физик и механик, член Французской академии наук
Кратко о природе сухого трения можно сказать следующее. Поверхность любого твердого тела обладает
микронеровностями, шероховатостью [шероховатость поверхности оценивается «классом шероховатости» (14 классов)
– характеристикой качества обработки поверхности: среднеарифметическим отклонением профиля микронеровностей
от средней линии и высотой неровностей].
Сопротивление сдвигу вершин микронеровностей в зоне контакта тел – источник трения. К этому добавляются
силы молекулярного сцепления между частицами, принадлежащими разным телам, вызывающим прилипание
поверхностей (адгезию) тел.
Работа внешней силы, приложенной к телу, преодолевающей молекулярное сцепление и деформирующей
микронеровности, определяет механическую энергию тела, которая затрачивается частично на деформацию (или даже
разрушение) микронеровностей, частично на нагревание трущихся тел (превращается в тепловую энергию), частично
на звуковые эффекты – скрип, шум, потрескивание и т.п. (превращается в акустическую энергию).
В последние годы обнаружено влияние трения на электрическое и электромагнитное поля молекул и атомов
соприкасающихся тел.
Для решения большинства задач классической механики, в которых надо учесть сухое трение, достаточно
использовать те законы сухого трения, которые открыты Кулоном.
В современной формулировке законы сухого трения (законы Кулона) даются в следующем виде:
В случае изотропного трения сила трения скольжения тела А по поверхности тела В всегда направлена в сторону,
противоположную скорости тела А относительно тела В, а сила сцепления (трения покоя) направлена в сторону,
противоположную возможной скорости (рис.2.1, а и б).
Примечание. В случае анизотропного трения линия действия силы трения скольжения не совпадает с линией
действия вектора скорости. (Изотропным называется сухое трение, характеризующееся одинаковым сопротивлением
движению тела по поверхности другого тела в любом направлении, в противном случае сухое трение считается
анизотропным).
Сила трения скольжения пропорциональна силе давления на опорную поверхность (или нормальной реакции этой
поверхности), при этом коэффициент трения скольжения принимается постоянным и определяется опытным путем для
каждой пары соприкасающихся тел. Коэффициент трения скольжения зависит от рода материала и его физических
свойств, а также от степени обработки поверхностей соприкасающихся тел:
(рис. 2.1 в).
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):
.
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:
.
Отсюда следует, что:
,
поэтому график изменения силы трения скольжения от времени движения тела, к которому приложена эта сила,
имеет вид (рис.2.2).
При переходе тела из состояния покоя в движение сила трения скольжения за очень короткий промежуток времени
 изменяется от
до
(рис.2.2). Этим промежутком времени  часто пренебрегают.
В последние десятилетия экспериментально показано, что коэффициент трения скольжения зависит от скорости
(законы Кулона установлены при равномерном движении тел в диапазоне невысоких скоростей – до 10 м/с).
Эту зависимость качественно можно проиллюстрировать графиком
(рис.2.3).
- значение скорости, соответствующее тому моменту времени, когда сила
значения
достигнет своего нормального
,
- 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):
.
, где величина А не раскрыта].
[У Кулона:
В формуле Дерягина: S – истинная площадь соприкосновения тел (контактная площадь),
- 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
) -
и
, 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
, 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:
,
где
и
- проекции силы трения скольжения
материальной точки, при этом модуль вектора
на главную нормаль и касательную к траектории
определяется формулой:
. (Значения
и
определяются по методике Минкина-Доронина).
Трение качения
При качении одного тела по другому участки поверхности одного тела кратковременно соприкасаются с
различными участками поверхности другого тела, в результате такого контакта тел возникает сопротивление качению.
В конце XIX и в первой половине XX века в разных странах мира были проведены эксперименты по определению
сопротивления качению колеса вагона или локомотива по рельсу, а также сопротивления качению роликов или
шариков в подшипниках.
В результате экспериментального изучения этого явления установлено, что сопротивление качению (на примере
колеса и рельса) является следствием трех факторов:
1) вдавливание колеса в рельс вызывает деформацию наружного слоя соприкасающихся тел (деформация требует
затрат энергии);
2) зацепление бугорков неровностей и молекулярное сцепление (являющиеся в то же время причиной
возникновения качения колеса по рельсу);
3) трение скольжения при неравномерном движении колеса (при ускоренном или замедленном движении).
(Чистое качение без скольжения – идеализированная модель движения).
Суммарное влияние всех трех факторов учитывается общим коэффициентом трения качения.
Изучая трение качения, как это впервые сделал Кулон, гипотезу абсолютно твердого тела надо отбросить и
рассматривать деформацию соприкасающихся тел в области контактной площадки.
Так как равнодействующая
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
сопротивление качению (возникновение качения обязано силе сцепления
и
(
- сила тяжести) оказывает
, которая образует вторую составляющую
полной реакции опорной поверхности).
Момент пары сил
называется моментом сопротивления качению. Плечо пары сил «к» называется
коэффициентом трения качения. Он имеет размерность длины.
Момент сопротивления качению определяется формулой:
,
где N - реакция поверхности рельса, равная вертикальной нагрузке на колесо с
учетом его веса.
Колесо, катящееся по рельсу, испытывает сопротивление движению, которое
можно отразить силой сопротивления
, приложенной к центру колеса (рис.2.5),
, где R – радиус колеса,
при этом:
откуда
,
где h – коэффициент сопротивления, безразмерная величина.
Эту формулу предложил Кулон. Так как множитель
для тех же соприкасающихся тел, то сила
во много раз меньше коэффициента трения скольжения
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
, то силу
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
Трение верчения возникает при вращении тела, опирающегося на некоторую
поверхность. В этом случае следует рассматривать зону контакта тел, в точках которой
возникают силы трения скольжения
(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:
,
где r – средний радиус точек контакта тел;
- 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,
менее
мм).
Таблица коэффициентов трения скольжения и качения.
к (мм)
Сталь по стали……0,15
Шарик из закаленной стали по стали……0,01
Сталь по бронзе…..0,11
Мягкая сталь по мягкой стали……………0,05
Железо по чугуну…0,19
Дерево по стали……………………………0,3-0,4
Сталь по льду……..0,027
Резиновая шина по грунтовой дороге……10
Процессы износа контактных поверхностей при трении
Молекулярное сцепление приводит к образованию связей между трущимися парами. При сдвиге они разрушаются.
Из-за шероховатости поверхностей трения контактирование пар происходит площадками. На площадках с небольшим
давлением имеет место упругая, а с большим давлением - пластическая деформация. Фактическая площадь
соприкасания пар представляется суммой малых площадок. Размеры площадок контакта достигают 30-50 мкм. При
повышении нагрузки они растут и объединяются. В процессе разрушения контактных площадок выделяется тепло, и
могут происходить химические реакции.
Различают три группы износа: механический - в форме абразивного износа, молекулярно-механический - в форме
пластической деформации или хрупкого разрушения и коррозийно-механический - в форме коррозийного и
окислительного износа. Активным фактором износа служит газовая среда, порождающая окислительный износ.
Образование окисной пленки предохраняет пары трения от прямого контакта и схватывания.
Важным фактором является температурный режим пары трения. Теплота обусловливает физико-химические
процессы в слое трения, переводящие связующие в жидкие фракции, действующие как смазка. Металлокерамические
материалы на железной основе способствуют повышению коэффициента трения и износостойкости.
Важна быстрая приработка трущихся пар. Это приводит к быстрому локальному износу и увеличению контурной
площади соприкосновения тел. При медленной приработке локальные температуры приводят к нежелательным
местным изменениям фрикционного материала. Попадание пыли, песка и других инородных частиц из окружающей
среды приводит к абразивному разрушению не только контактируемого слоя, но и более глубоких слоев. Чрезмерное
давление, превышающее порог схватывания, приводит к разрушению окисной пленки, местным вырывам материала с
последующим, абразивным разрушением поверхности трения.
Под нагруженностью фрикционной пары понимается совокупность условий эксплуатации: давление поверхностей
трения, скорость относительного скольжения 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
(2.2)
Износ не зависит от скорости трения, а интенсивность износа на единицу пути трения пропорциональна удельной
нагрузке р,
(2.3)
Мера интенсивности износа рv не должна превосходить нормы, определенной на практике (pv<С).
Энергетическая концепция износа состоит в следующем.
Для имеющихся закономерностей износа его величина представляется интегральной функцией времени или пути
трения
.
(2.4)
В условиях кулонова трения, и в случае kр = const, износ пропорционален работе сил трения W
.
(2.5)
Здесь сила трения F=fN = fp; где f – коэффициент трения, N – сила нормального давления;  - контурная
площадь касания пар.
Работа сил трения W переходит в тепловую энергию трущихся пар E и окружающей среды Q
W=Q+E.
Работа сил кулонова трения при гармонических колебаниях s == а sint за период колебаний Т == 2л/
определяется силой трения F и амплитудой колебаний а
W= 4F а.
(2.6)
3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОДНОБОЛТОВЫХ ФПС
3.1. Исходные посылки для разработки методики расчета ФПС
Исходными посылками для разработки методики расчета ФПС являются экспериментальные
исследования
одноболтовых
нахлесточных
соединений
[13],
позволяющие
вскрыть
основные
особенности работы ФПС.
Для выявления этих особенностей в НИИ мостов в 1990-1991 гг. были выполнены экспериментальные
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
при
сохраняющих неподвижность шайбах высокопрочных болтов. При
этом за счет деформации болтов в них растет сила натяжения, и как
следствие растут силы трения по всем плоскостям контактов.
На третьей стадии происходит срыв с места одной из шайб и
дальнейшее
взаимное
смещение
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 является и дополнительный рост сил натяжения
вследствие деформации болта.
Для оценки возможности перехода соединения в предельное состояние необходимы следующие
проверки:
а) по предельному износу контактных поверхностей;
б) по прочности болта и соединяемых листов на смятие в случае исчерпания зазора ФПС u0;
в) по несущей способности конструкции в случае удара в момент закрытия зазора ФПС;
г) по прочности тела болта на разрыв в момент подвижки.
Если учесть известные результаты [11,20,21,26], показывающие, что закрытие зазора приводит к
недопустимому росту ускорений в конструкции, то проверки (б) и (в) заменяются проверкой,
ограничивающей перемещения ФПС и величиной фактического зазора в соединении u0.
Решение вопроса об износе контактных поверхностей ФПС и подвижке в соединении должно
базироваться на задании диаграммы деформирования соединения, представляющей зависимость его
несущей способности Т от подвижки в соединении s. Поэтому получение зависимости Т(s) является
основным для разработки методов расчета ФПС и сооружений с такими соединениями. Отмеченные
особенности учитываются далее при изложении теории работы ФПС.
3.2. Общее уравнение для определения несущей способности ФПС
Для построения общего уравнения деформирования ФПС обратимся к более сложному случаю
нахлесточного соединения, характеризующегося трехстадийной диаграммой деформирования. В случае
стыкового соединения второй участок на диаграмме Т(s) будет отсутствовать.
Первая стадия работы ФПС не отличается от работы обычных фрикционных соединений. На второй и
третьей стадиях работы несущая способность соединения поменяется вследствие изменения натяжения
болта.
В
свою
очередь
натяжение
болта
определяется
его
деформацией
(на
второй
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)
где К— коэффициент износа.
В свою очередь силу натяжения болта N можно представить в виде:
(3.2)
здесь
- начальное -натяжение болта, а - жесткость болта;
, где l - длина болта, ЕF - его погонная жесткость,
- увеличение натяжения болта вследствие его деформации;
- падение натяжения болта вследствие его пластических деформаций;
s - величина подвижки в соединении,  - износ в соединении.
Для стыковых соединений обе добавки
.
Если пренебречь изменением скорости подвижки, то скорость V можно представить в виде:
,
где
(3.3)
— средняя скорость подвижки.
После подстановки (3.2) в (3.1) с учетом (3.3) получим уравнение:
(3.4)
где
.
Решение уравнения (3.4) можно представить в виде:
или
(3.5)
3.3. Решение общего уравнения для стыковых ФПС
Для стыковых соединений общий интеграл (3.5) существенно упрощается, так как в этом случае
, и обращаются в 0 функции
и
, входящие в (3.5). С учетом сказанного использование
интеграла. (3.5) позволяет получить следующую формулу для определения величины износа
:
(3.6)
Падение натяжения
при этом составит:
(3.7)
а несущая способность соединений определяется по формуле:
(3.8)
Как видно из полученной формулы относительная несущая способность соединения КТ =Т/Т0
определяется всего двумя параметрами - коэффициентом износа k и жесткостью болта на растяжение а.
Эти параметры могут быть заданы с достаточной точностью и необходимые для этого данные имеются в
справочной литературе.
На рис. 3.2 приведены зависимости КТ(s) для болта диаметром 24 мм и коэффициента износа k~5×10-8
H-1 при различных значениях толщины пакета l, определяющей жесткость болта а. При этом для
наглядности несущая способность соединения Т отнесена к своему начальному значению T0, т.е.
графические зависимости представлены в безразмерной форме. Как видно из рисунка, с ростом толщины
пакета падает влияние износа листов на несущую способность соединений. В целом падение несущей
способности соединений весьма существенно и при реальных величинах подвижки s  23см составляет
для стыковых соединений 80-94%. Весьма существенно на характер падений несущей способности
соединения сказывается коэффициент износа k. На рис.3.3 приведены зависимости несущей способности
соединения от величины подвижки s при k~3×10-8 H-1.
Исследования показывают, что при k > 210-7 Н-1 падение несущей способности соединения
превосходит 50%. Такое падение натяжения должно приводить к существенному росту взаимных
смещений соединяемых деталей и это обстоятельство должно учитываться в инженерных расчетах.
Вместе с тем рассматриваемый эффект будет приводить к снижению нагрузки, передаваемой
соединением. Это позволяет при использовании ФПС в качестве сейсмоизолирующего элемента
конструкции рассчитывать усилия в ней, моделируя ФПС демпфером сухого трения.
3.4. Решение общего уравнения для нахлесточных ФПС
Для нахлесточных ФПС общее решение (3.5) определяется видом функций f(s) и >(s).Функция f(s)
зависит от удлинения болта вследствие искривления его оси. Если принять для искривленной оси
аппроксимацию в виде:
(3.9)
где x — расстояние от середины болта до рассматриваемой точки (рис. 3.3), то длина искривленной
оси стержня составит:
Удлинение болта при этом определится по формуле:
(3.10)
Учитывая, что приближенность представления (3.9) компенсируется коэффициентом k, который
может быть определен из экспериментальных данных, получим следующее представление для f(s):
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 :
(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.:
.
(3.12)
Указанным условиям удовлетворяет функция (s) следующего вида:
(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
(3.14)
при Sпл< s<S0
(3.15)
при s<S0
(3.16)
Несущая способность соединения определяется при этом выражением:
(3.17)
Здесь fv— коэффициент трения, зависящий в общем случае от скорости подвижки v. Ниже мы
используем наиболее распространенную зависимость коэффициента трения от скорости, записываемую в
виде:
,
(3.18)
где kv — постоянный коэффициент.
Предложенная зависимость содержит 9 неопределенных параметров:
k1, k2, kv, S0, Sпл, q, f0, N0, и k0. Эти параметры должны определяться из данных эксперимента.
В отличие от стыковых соединений в формуле (3.17) введено два коэффициента износа - на втором
участке
диаграммы
деформирования
износ
определяется
трением
между
листами
пакета
и
характеризуется коэффициентом износа k1, на третьем участке износ определяется трением между
шайбой болта и наружным листом пакета; для его описания введен коэффициент износа k2.
На рис. 3.4 приведен пример теоретической диаграммы деформирования при реальных значениях
параметров k1 = 0.00001; k2 =0.000016; kv = 0.15; S0 = 10 мм; Sпл = 4 мм; f0 = 0.3; N0 = 300 кН. Как видно
из
рисунка,
теоретическая
экспериментальным диаграммам.
диаграмма
деформирования
соответствует
описанным
выше
Рис. 3.4 Теоретическая диаграмма деформирования
ФПС
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
Пластины ФПС были выполнены из толстолистовой стали марки 10ХСНД. Высокопрочные болты были
ПС с болтами  48 мм
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 УДС100 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;
∙ 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: до
проскальзывания элементов соединения, после проскальзывания листов пакета и после проскальзывания
шайбы относительно наружного листа пакета. Вместе с тем, необходимо отметить существенный разброс
полученных диаграмм. Это связано, по-видимому, с тем, что в проведенных испытаниях принят наиболее
простой приемлемый способ обработки листов пакета. Несмотря на наличие существенного разброса,
полученные диаграммы оказались пригодными для дальнейшей обработки.
В
результате предварительной
обработки экспериментальных
данных
построены
диаграммы
деформирования нахлесточных ФПС. В соответствии с ранее изложенными теоретическими разработками
эти диаграммы должны описываться уравнениями вида (3.14). В указанные уравнения входят 9
параметров:
N0— начальное натяжение; f0 — коэффициент трения покоя;
k0 — коэффициент, определяющий влияние скорости на коэффициент трения скольжения;
k1— коэффициент износа по контакту трущихся листов пакета;
k2— коэффициент износа по контакту листа и шайбы;
Sпл — предельное смещение, при котором возникают пластические деформации в теле болта;
S0— предельное смещение, при котором возникает срыв шайбы болта относительно листа пакета;
к — коэффициент, характеризующий увеличение натяжения болта вследствие геометрической
нелинейности его работы;
q — коэффициент, характеризующий уменьшение натяжения болта вследствие его пластической
работы.
Обработка экспериментальных данных заключалась в определении этих 9 параметров. При этом
параметры варьировались на сетке их возможных значений. Для каждой девятки значений параметров
по методу наименьших квадратов вычислялась 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
приведены
характерные
диаграммы
деформирования
ФПС,
полученные
экспериментально и соответствующие им
теоретические
диаграммы.
Сопоставление
расчетных
и
натурных
данных указывают на то, что подбором
Рис.4.4
Рис. 4.5
параметров
хорошего
ФПС
удается
совпадения
добиться
натурных
и
расчетных диаграмм деформирования ФПС. Расхождение диаграмм на конечном их участке обусловлено
резким падением скорости подвижки перед остановкой, не учитываемым в рамках предложенной теории
расчета ФПС. Для болтов диаметром 24 мм было обработано 8 экспериментальных диаграмм
деформирования. Результаты определения параметров соединения для каждой из подвижек приведены в
таблице 4.1.
Таблица 4.1
Результаты определения параметров ФПС
параметры k1106, k2
k,
S0, SПЛ
q,
f0 N0, к
1
6
-1
N подвижки кН10 , с/мм мм мм
мм
кН
1
кН1
11
32
0.25 11
9 0.00001 0.34 105 260
2
8
15
0,24 8
7 0.00044 0.36 152 90
3
12
27
0.44 13.5 11.2 0.00012 0.39 125 230
4
7
14
0.42 14.6 12 0.00011 0.29 193 130
5
14
35
0.1
8 4.2 0.0006 0.3 370 310
6
6
11
0.2 12
9 0.00002 0.3 120 100
7
8
20
0.2 19 16 0.00001 0.3 106 130
8
8
15
0.3
9 2.5 0.00028 0.35 154 75
Приведенные в таблице 4.1 результаты вычислений параметров соединения были статистически
обработаны и получены математические ожидания и среднеквадратичные отклонения для каждого из
параметров. Их значения приведены в таблице 4.2. Как видно из приведенной таблицы, значения
параметров характеризуются значительным разбросом. Этот факт затрудняет применение одноболтовых
ФПС с рассмотренной обработкой поверхности (обжиг листов пакета).
Вместе с тем, переход от
одноболтовых к многоболтовым соединениям должен снижать разброс в параметрах диаграммы
деформирования.
Таблица. 4.2.
Результаты статистической обработки значений параметров ФПС
Значения параметров
Параметры
математическое среднеквадратичное
соединения
ожидание
отклонение
6
1
k1 10 , КН9.25
2.76
k2 106, кН-1
21.13
9.06
kv с/мм
0.269
0.115
S0, мм
11.89
3.78
Sпл , мм
8.86
4.32
q, мм-1
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
(или среднеквадратическое отклонение
и дисперсию DT
) можно записать в виде:
(5.1)
(5.2)
(5.3)
В приведенных формулах:
- 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
и нормальное. Если
учесть, что в предыдущих исследованиях получены величины математических ожиданий
и стандарта
, то соответствующие функции плотности распределения записываются в виде:
а) для равномерного распределения
при
(5.4)
и pi = 0 в остальных случаях;
б) для нормального распределения
(5.5)
Результаты расчетного определения зависимостей T(s) и (s) при двух законах распределения
сопоставляются между собой, а также с данными натурных испытаний двух, четырех, и восьми болтовых
ФПС.
5.2. Построение уравнений деформирования стыковых многоболтовых ФПС
Для
вычисления
несущей
способности
соединения
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:
(5.7)
При нормальном законе распределения математическое ожидание несущей способности соединения
из п болтов определится следующим образом:
Если учесть, что для любой случайной величины
с математическим ожиданием
функцией
распределения р(х} выполняется соотношение:
то первая скобка. в описанном выражении для вычисления несущей способности соединения Т равна
математическому ожиданию начальной несущей способности Т0. При этом:
Выделяя в показателе степени полученного выражения полный квадрат, получим:
Подынтегральный член в полученном выражении с учетом множителя
представляет не что
иное, как функцию плотности нормального распределения с математическим ожиданием
среднеквадратичным отклонением
. По этой причине интеграл в полученном выражении тождественно
равен 1 и выражение для несущей способности соединения принимает окончательный вид:
(5.8)
Соответствующие принятым законам распределения дисперсии составляют:
для равномерного закона распределения
(5.9)
где
для нормального закона распределения
(5.10)
где
и
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
(5.11)
коэффициент перехода от одноболтового к многоболтовому соединению
(5.12)
Наконец для относительной величины среднеквадратичного отклонения
формулы (5.9) нетрудно получить
(5.13)
Аналогичные зависимости получаются и для случая нормального распределения:
,
(5.14)
,
(5.15)
(5.16)
с использованием
где
,
,
.
На рис. 5.1 - 5.2 приведены зависимости
и
от величины подвижки s. Кривые построены при тех же
значениях переменных, что использовались нами ранее при построении зависимости T/T0 для
одноболтового соединения. Как видно из рисунков, зависимости
аналогичны зависимостям,
полученным для одноболтовых соединений, но характеризуются большей плавностью, что должно
благоприятно сказываться на работе соединения и конструкции в целом.
Особый интерес представляет с нашей точки зрения зависимость коэффициента перехода
способности многоболтового соединения
. По своему смыслу математическое ожидание несущей
получается из несущей способности одноболтового соединения Т1 умножением на , т.е.:
(5.17)
Согласно (5.12)
. В частности,
при неограниченном увеличении математического ожидания коэффициента износа
Более того, при выполнении условия
(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:
Для анализа этого предела учтем известное в теории вероятности соотношение:
или смещения s.
Рис.5.1. Графики зависимости расчетного снижения несущей способности ФПС от величины подвижки в соединении при различной толщине пакета листов l
а) при использовании равномерного закона распределения параметров ФПС
б) при использовании нормального закона распределения параметров ФПС
● - l=20мм; ▼ - l=30мм; □ - l=40мм; - l=50мм; - l=60мм; ○ - l=70мм;  - l=80мм;
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:
(5.19)
Предел (5.19) указывает на возможность применения нормального закона распределения при любых соотношениях
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
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.
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  :
(5.20)
При этом диаграмма нагружения ФПС описывается уравнением:
(5.21)
где
Математическое ожидание несущей способности нахлесточного соединения из n болтов определяется следующим интегралом:
(5.22)
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:
(5.23)
где
Если учесть, что для любой случайной величины x выполняются соотношения:
и
то получим
Аналогично
Если ввести функции
(5.24)
и
(5.25)
то интеграл I1 можно представить в виде:
(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:
(5.27)
(5.28)
, а функция  записывается в виде:
Для нормального распределения p(S0) функция
(5.29)
Для равномерного распределения функции 1 и 2 могут быть представлены аналитически:
(5.30)
(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:
(5.32)
(5.33)
. В формулах (5.32, 5.33) Ei - интегральная показательная
причем
функция.
Полученные формулы подтверждены результатами экспериментальных исследований многоболтовых
соединений и рекомендуются к использованию при проектировании сейсмостойких конструкций с ФПС.
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 поверхно стей
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.
Номинальный Расчетная
диаметр
болта
Высота Высота Размер Диаметр
площадь головки гайки
сечения
под
опис.окр.
ключ
гайки
Размеры шайб
Диаметр
внутр. нар.
Толщина
по
по телу по
16
201 резьбе
157
12
15
27
29,9
4
18
37
18
255 192
13
16
30
33,3
4
20
39
20
314 245
14
18
32
35,0
4
22
44
22
380 303
15
19
36
39,6
6
24
50
24
453 352
17
22
41
45,2
6
26
56
27
573 459
19
24
46
50,9
6
30
66
30
707 560
19
24
46
50,9
6
30
66
36
1018 816
23
29
55
60,8
6
39
78
42
1386 1120
26
34
65
72,1
8
45
90
48
1810 1472
30
38
75
83,4
8
52
100
Полная длина болтов в случае использования шайб по ГОС 22355-75 назначается в соответствии с
данными табл.6.2.
Таблица 6.2.
Длина резьбы 10
16 18 20 22
длина стержня резьбы d
40
*
45
38 *
50
38 42 *
55
38 42 46 *
60
38 42 46 50
65
38 42 46 50
70
38 42 46 50
75
38 42 46 50
80
38 42 46 50
85
38 42 46 50
90
38 42 46 50
95
38 42 46 50
100
38 42 46 50
105
38 42 46 50
110
38 42 46 50
115
38 42 46 50
120
38 42 46 50
125
38 42 46 50
130
38 42 46 50
140
38 42 46 50
150
38 42 46 50
160, 170, 180
190, 200, 220
44 48 52 56
240,260,280,300
Номинальная
при номинальном диаметре
24 27 30 36 42 48
*
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
54
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
78
78
78
78
78
78
78
78
78
78
78
90
90
90
90
90
90
90
90
102
102
102
102
102
102
102
60
66
72
84
96
108
Примечание: знаком * отмечены болты с резьбой по всей длине стержня.
Для консервации контактных поверхностей стальных деталей следует применять фрикционный грунт
ВЖС 83-02-87 по ТУ. Для нанесения на опорные поверхности шайб методом плазменного напыления
антифрикционного покрытия следует применять в качестве материала подложки интерметаллид
ПН851015 по ТУ-14-1-3282-81, для несущей структуры - оловянистую бронзу БРОФ10-8 по ГОСТ, для
рабочего тела - припой ПОС-60 по ГОСТ.
Примечание: Приведенные данные действительны при сроке хранения несобранных конструкций до 1
года.
6.2. Конструктивные требования к соединениям
В конструкциях соединений должна быть обеспечена возможность свободной постановки болтов,
закручивания гаек и плотного стягивания 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
соединений
Определяющих 17 19 21 23 25 28 32 37
42
44
48
50
геометрию
Не
45
52
20
23
25
28
30
33
36
40
определяющих
Длины овальных отверстий в элементах для пропуска высокопрочных болтов назначают по
геометрию
результатам вычисления максимальных абсолютных смещений соединяемых деталей для каждого ФПС
по результатам предварительных расчетов при обеспечении несоприкосновения болтов о края овальных
отверстий, и назначают на 5 мм больше для каждого возможного направления смещения.
ФПС следует проектировать возможно более компактными.
Овальные отверстия одной детали пакета ФПС могут быть не сонаправлены.
Размещение болтов в овальных отверстиях при сборке ФПС устанавливают с учетом назначения ФПС
и направления смещений соединяемых элементов.
При необходимости в пределах одного овального отверстия может быть размещено более одного
болта.
Все контактные поверхности деталей ФПС, являющиеся внутренними для ФПС, должны быть
обработаны грунтовкой ВЖС 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 края овального отверстия до края детали должно составлять:
- вдоль направления смещения >= 50 мм.
- поперек направления смещения >= 100 мм.
В соединениях прокатных профилей с непараллельными поверхностями полок или при наличии
непараллельности
наружных
плоскостей
ФПС
должны
применяться
клиновидные
шайбы,
предотвращающие перекос гаек и деформацию резьбы.
Конструкции ФПС и конструкции, обеспечивающие соединение ФПС с основными элементами
сооружения, должны допускать возможность ведения последовательного не нарушающего связности
сооружения ремонта ФПС.
6.3. Подготовка контактных поверхностей элементов и мет оды 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.
Очищенные контактные поверхности должны соответствовать первой степени удаления окислов и
обезжиривания по ГОСТ 9022-74.
Оценка шероховатости контактных поверхностей производится визуально сравнением с эталоном или
другими апробированными способами оценки шероховатости.
Контроль степени очистки может осуществляться внешним осмотром поверхности при помощи лупы с
увеличением не менее 6-ти кратного. Окалина, ржавчина и другие загрязнения на очищенной
поверхности при этом не должны быть обнаружены.
Контроль степени обезжиривания осуществляется следующим образом: на очищенную поверхность
наносят 2-3 капли бензина и выдерживают не менее 15 секунд. К этому участку поверхности прижимают
кусок чистой фильтровальной бумаги и держат до полного впитывания бензина. На другой кусок
фильтровальной бумаги наносят 2-3 капли бензина. Оба куска выдерживают до полного испарения
бензина. При дневном освещении сравнивают внешний вид обоих кусков фильтровальной 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.
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 материалов должна быть проверена по документации на соответствие ТУ. Применять
материалы, поступившие без документации завода-изготовителя, запрещается.
Перед смешиванием составляющих протекторную грунтовку ингредиентов следует довести жидкое
калиевое стекло до необходимой плотности 1,25 добавлением воды.
Для
приготовления
грунтовки
ВЖС
83-02-87
пигментная
часть
и
связующее
тщательно
перемешиваются и доводятся до рабочей вязкости 17-19 сек. при 18-20°С добавлением воды.
Рабочая вязкость грунтовки определяется вискозиметром ВЗ-4 (ГОСТ 9070-59) по методике ГОСТ
17537-72.
Перед и во время нанесения следует перемешивать приготовленную грунтовку до полного поднятия
осадка.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 сохраняет малярные свойства (жизнеспособность) в течение 48 часов.
Грунтовка ВЖС 83-02-87 наносится под навесом или в помещении. При отсутствии атмосферных
осадков нанесение грунтовки можно производить на открытых площадках.
Температура воздуха при произведении работ по нанесению 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.
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
по
санитарному
содержанию
помещений
предприятий" (Министерство здравоохранения СССР, 1967 г.).
и
оборудования
производственных
При пневматическом методе распыления, во избежание увеличения туманообразования и расхода
лакокрасочного материала, должен строго соблюдаться режим окраски. Окраску следует производить в
респираторе и защитных очках. Во время окрашивания в закрытых помещениях маляр должен
располагаться
таким
образом,
чтобы
струя
лакокрасочного
материала
имела
направление
преимущественно в сторону воздухозаборного отверстия вытяжного зонта. При работе на открытых
площадках
маляр
должен
расположить
окрашиваемые
изделия
так,
чтобы
ветер
не
относил
распыляемый материал в его сторону и в сторону работающих вблизи людей.
Воздушная магистраль и окрасочная аппаратура должны быть оборудованы редукторами давления и
манометрами. Перед началом работы маляр должен проверить герметичность шлангов, исправность
окрасочной аппаратуры и инструмента, а также надежность присоединения воздушных 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.
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 покрытие контактных поверхностей не должно
иметь загрязнений, масляных пятен и механических повреждений.
При наличии загрязнений и масляных пятен контактные поверхности должны быть обезжирены.
Обезжиривание контактных поверхностей, законсервированных ВЖС 83-02-87, можно производить
водным раствором жидкого калиевого стекла с последующей промывкой водой и просушиванием. Места
механических повреждений после обезжиривания должны быть подконсервированы.
6.5. Подготовка и нанесение антифрикционного покрытия на опорные поверхности
шайб
Производится очистка только одной опорной поверхности шайб в дробеструйной камере каленой
дробью крупностью не более 0,1 мм. На отдробеструенную поверхность шайб методом плазменного
напыления наносится подложка из интерметаллида ПН851015 толщиной . …..м. На подложку из
интерметаллида ПН851015 методом плазменного напыления наносится несущий слой оловянистой
бронзы БРОФ10-8. На несущий слой оловянистой бронзы БРОФ10-8 наносится способом лужения припой
ПОС-60 до полного покрытия несущего слоя бронзы.
6.6. Сборка ФПС
Сборка ФПС проводится с использованием шайб с фрикционным покрытием одной из поверхностей,
при постановке болтов следует располагать шайбы обработанными поверхностями внутрь ФПС.
Запрещается очищать внешние поверхности внешних деталей ФПС. Рекомендуется использование
неочищенных внешних поверхностей внешних деталей ФПС.
Каждый болт должен иметь две шайбы (одну под головкой, другую под гайкой). Болты и гайки
должны быть очищены от консервирующей смазки, грязи и ржавчины, например, промыты керосином и
высушены.
Резьба болтов должна быть прогнана путем провертывания гайки от руки на всю длину резьбы.
Перед навинчиванием гайки ее резьба должна быть покрыта легким слоем консистентной смазки.
Рекомендуется следующий порядок сборки:
 совмещают отверстия в деталях и фиксируют их взаимное положение;
 устанавливают болты и осуществляют их натяжение гайковертами на 90% от проектного усилия.
При сборке многоболтового ФПС установку болтов рекомендуется начать с болта находящегося в центре
тяжести поля установки болтов, и продолжать установку от центра к границам поля установки болтов;
 после проверки плотности стягивания ФПС производят герметизацию ФПС;
 болты затягиваются до нормативных усилий натяжения динамометрическим ключом.
Общество с ограниченной ответственностью «С К С Т Р О Й К О М П Л Е К С - 5» СПб, ул. Бабушкина, д. 36 тел./факс 812-705-0065 E-mail: stanislav@stroycomplex-5. ru http://www. stroycomplex-5. ru
РЕГЛАМЕНТ
МОНТАЖА АМОРТИЗАТОРОВ СТЕРЖНЕВЫХ ДЛЯ СЕЙСМОЗАЩИТЫ
МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
- Подготовительные работы
1.1 Очистка верхних поверхностей бетона оголовка опоры и пролетного строения от загрязнений;
Контрольная съемка положения закладных деталей (фундаментных болтов) в оголовке опоры и диафрагме
железобетонного пролетного строения или отверстий в металле металлического или сталежелезобетонного пролетного строения с
составлением схемы (шаблона).
Проверка соответствия положения отверстий для крепления амортизатора к опоре и к пролетному строению в элементах
амортизатора по шаблонам и, при необходимости, райберовка или рассверловка новых отверстий.
Проверка высотных и горизонтальных параметров поступившего на монтаж амортизатора и пространства для его
установки на опоре (под диафрагмой). При необходимости, срубка выступающих частей бетона или устройство подливки на
оголовке опоры.
-
-
Устройство подмостей в уровне площадки, на которую устанавливается амортизатор.
Установка и закрепление амортизатора
2.1. Установка амортизаторов с нижним расположением ФПС (под железобетонные пролетные строения).
2.1.1. Расположение фундаментных болтов для крепления на опоре может быть двух видов:
болты расположены внутри основания и при полностью смонтированном амортизаторе не видны, т.к. закрыты корпусом
упора, при этом концы фундаментных болтов выступают над поверхностью площадки, на которой монтируется амортизатор;
- болты расположены внутри основания и оканчиваются резьбовыми втулками, верхние торцы которых расположены
заподлицо с бетонной поверхностью;
- болты расположены у края основания, которое совмещено с корпусом упора, и после монтажа амортизатора доступ к
болтам возможен, при этом концы фундаментных болтов выступают над поверхностью площадки;
У
-
4) болты расположены у края основания и оканчиваются резьбовыми втулками, как и во втором случае
-
Последовательность операций по монтажу амортизатора в первом случае приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
б) Разборка соединения основания с корпусом упора, собранного на время транспортировки.
в) Подъем основания амортизатора на подмости в уровне, превышающем уровень площадки, на которой монтируется
амортизатор, на высоту выступающего конца фундаментного болта.
г) Надвижка основания в проектное положение до совпадения отверстий для крепления амортизатора с фундаментными
болтами, опускание основания на площадку, затяжка фундаментных болтов, при необходимости срезка выступающих над гайками
концов фундаментных болтов.
д) Подъем сборочной единицы, включающей остальные части амортизатора, на подмости в уровне установленного основания.
е) Снятие транспортных креплений.
ж) Надвижка упомянутой сборочной единицы на основание до совпадения отверстий под штифты и резьбовые отверстия под
болты в основании с соответствующими отверстиями в упоре, забивка штифтов в отверстия, затяжка и законтривание болтов.
з) Завинчивание болтов крепления верхней плиты стержневой пружины в резьбовые отверстия втулок анкерных болтов на
диафрагме пролетного строения. Если зазор между верхней плитой и нижней плоскостью диафрагмы менее 5мм, производится
затяжка болтов. Если зазор более 5 мм, устанавливается опалубка по контуру верхней плиты, бетонируется или инъектирует- ся зазор,
после набора прочности бетоном или раствором производится затяжка болтов.
и) Восстановление антикоррозийного покрытия.
Операции по монтажу амортизатора во втором случае отличаются от операций первого случая только тем, что основание
амортизатора поднимается на подмости в уровне площадки, на которой монтируется амортизатор и надвигается до совпадения
резьбовых отверстий во втулках фундаментных болтов с отверстиями под болты в основании.
Последовательность операций по монтажу амортизатора в третьем случае приведена ниже.
а) Затяжка болтов ФПС на усилие, предусмотренное проектом.
-
б) Подъем амортизатора на подмости в уровень, превышающий уровень площадки, на которой монтируется амортизатор, на
высоту выступающего конца фундаментного болта.
в) Снятие транспортных креплений.
г) Надвижка амортизатора в проектное положение до совпадения отверстий для его крепления с фундаментными болтами,
опускание амортизатора на площадку, затяжка фундаментных болтов.
Далее выполняются операции, указанные в подпунктах 2.1.2.д...2.1.2.и.
2.1.5. Операции по монтажу амортизаторов в четвертом случае отличаются от операций для третьего случая только тем, что
амортизатор поднимается на подмости в уровень площадки, на которой он монтируется и надвигается до совпадения отверстий в
амортизаторе с резьбовыми отверстиями во втулках.
Установка амортизаторов с верхним расположением ФПС (под металлические пролетные строения)
2.2.1. Последовательность и содержание операций по установке на опоры амортизаторов как с верхним, так и с нижним
расположением ФПС одинаковы.
2.2.2. К металлическому пролетному строению амортизатор прикрепляется посредством горизонтального упора. После
прикрепления амортизатора к опоре выполняются следующие операции:
1) замеряются зазоры между поверхностями примыкания горизонтального упора к конструкциям металлического пролетного
строения;
2) в отверстия вставляются высокопрочные болты и на них нанизываются гайки;
3) при наличии зазоров более 2 мм в местах расположения болтов вставляются вильчатые прокладки (вилкообразные шайбы)
требуемой толщины;
4) высокопрочные болты затягиваются до проектного усилия.
2.2.
Подъемка амортизатора на подмости в уровне площадки, на которой он будет смонтирован.
2.4. Демонтаж транспортных креплений.
2.3.
Заместитель генерального директора
Согласовано:
Главный инженер проекта
Л.А. Ушакова
ОАО «Трансмост»
Главный инженер проекта ОАО «Трансмост»
И.В. Совершаев
И.А. Мурох
Главный инженер проекта
В.Л. Бобровский
К протоколу прилагается положительный отзыв об изобретениях организации Сейсмофонд при СПб
ГАСУ МЧС со ссылками оригинала
МЧС Информация принята к сведению МЧС России проводит постоянную работу по анализу и внедрению современных
методов и технологий, направленных на обеспечение безопасности населения и территории.
В настоящее время в Российской Федерации содействие в реализации инновационных проектов и технологий оказывают
такие организации, как Фонд «ВЭБ Инновации», ОАО «Банк поддержки малого и среднего предпринимательства», ОАО
«Российская Венчурная Компания», ОАО «РОСНАНО», Фонд развития инновационного Центра «Сколково», ФГБУ «Фонд
содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере», ФГАУ «Российский фонд технологического
развития», которые на сегодняшний день успешно осуществляют свою деятельность.
Считаем целесообразным предложить для реализации предлагаемого Вами изделия «огнестойкий компенсатор гаситель
температурных напряжений на фрикционно-подвижных болтовых соединениях» обратиться в вышеуказанные
организации. Сайдулаеву К.М. 89219626778@mail.ru u
Также предлагаем принять участие в научных мероприятиях МЧС России, где Вы сможете поделиться своими
технологиями и услышать мнение экспертов. Информацию о мероприятиях можно получить на официальном сайте МЧС
России (mchs.gov.ru).
Одновременно считаем возможным предложить Вам стать одним из авторов ведомственных периодических изданий
МЧС России (газета «Спасатель МЧС России», журналы «Пожарное дело», «Гражданская защита» и «Основы безопасности
жизнедеятельности»), в которых публикуется актуальная информация о перспективных технологиях и основных
тенденциях развития в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций,
обеспечения пожарной безопасности, а также обеспечения безопасности людей на водных объектах
Директор Департамента образовательной и научно-технической деятельности А.И. Бондар https://pptonline.org/1133763 https://ppt-online.org/1114289 https://disk.yandex.ru/d/3X_bSI384fScAw
Отзывы ГОССТРОЯ РФ и НТС три отзыва МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИНСТРОЙ РОССИИ 117987, ГСП-1, Москва, ул. Строителей, 8, корп. 2 24- №. 9У № 3-3-1 /33 На № О
рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского (фермерского) хозяйства "Крестьянская усадьба"
197371, Санкт-Петербург, Директору ГП ЦПП В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную документацию шифр
1010-2с.94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием сейсмоизолирующего скользящего поя¬са для
строительства малоэтажных зданий в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Выпуск 0-1. Фундаменты для
существующих зданий. Ма¬териалы для проектирования", выполненную КФХ "Крестьянская усадь¬ба" по
договору с Минстроем России от 26 апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка конструкторской
документации сейсмостойкого фундамента с использованием сейсмоизолирующего скользящего пояса для
существующих зданий"). Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной
продукции массового применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94), Камчатский Научно-Технический
Центр по сейс¬мостойкому строительству и инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр;
экспертное заключение N 10-57/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений"
НТС ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России. Результаты экспертиз и
рассмотрений показали, что без проведения разработчи¬ком документации экспериментальной проверки
предлагаемых решений и последующего рассмотрения результатов этой проверки в установлен¬ном порядке
использование работы в массовом строительстве нецеле¬сообразно.
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94 законченной и, с целью
осуществления авторами конт¬роля за распространением документации, во изменение письма от 21
сентября 1994 г. N 9-3-1/130, поручает ГП ЦПП вернуть КФХ "Кресть¬янская усадьба" кальки чертежей шифр
1010-2С.94, выпуск 0-2.
Главпроект обращает внимание руководства КФХ "Крестьянская усадьба" и разработчиков документации на
ответственность за ре¬зультаты применения в практике проектирования и строительства
сейсмоизолирующего скользящего пояса по чертежам шифр 1010-2С.94, выпуски 0-1 и 0-2,
Приложение:
экспертное заключение КамЦентра на 6 л.
Зам.начальника Главпроекта Барсуков 930 54 87А.Сергеев
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИНСТРОЙ РОССИИ
117987, ГСП-1, Москва, ул. Строителей, 8, корп. 2
и. и. ЧУ № з-з-1 А
На№
О рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского
(фермерского) хозяйства
"Крестьянская усадьба"
Директору ГП ЦПП В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную документацию шифр
1010-2с. 94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием сеисмоизолирующего скользящего поя¬са для
строительства малоэтажных зданий в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Выпуск 0-1. Фундаменты для
существующих зданий. Ма¬териалы для проектирования", выполненную КФЯ "Крестьянская усадь¬ба" по
договору с Минстроем России от 26 апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка конструкторской
документации сейсмостойкого фундамента с использованием сеисмоизолирующего скользящего пояса для
существующих зданий").
Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной продукции массового
применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94), Камчатский Научно-Технический Центр по
сейс¬мостойкому строительству и инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр; экспертное
заключение N 10-57/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений" НТС
ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России. Результаты экспертиз и рассмотрений
показали, что без проведения разработчи¬ком документации экспериментальной проверки предлагаемых
решений и последующего рассмотрения результатов этой проверки в установлен¬ном порядке использование
работы в массовом строительстве нецеле¬сообразно .
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94 законченной и, с целью
осуществления авторами конт¬роля за распространением документации, во изменение письма от 21
сентября 1994 г. N 9-3-1/130, поручает ГП ЦПП вернуть КФХ "Кресть¬янская усадьба" кальки чертежей шифр
1010-2с.94, выпуск 0-2.
Главпроект обращает внимание руководства КФХ "Крестьянская усадьба" и разработчиков документации на
ответственность за ре¬зультаты применения в практике проектирования и строительства
сеисмоизолирующего скользящего пояса по чертежам шифр 1010-2С.94, выпуски 0-1 и 0-2.
Приложение: экспертное заключение КамЦентра на 6 л.
Зам.начальника Главпроекта Барсуков 930 54 87
Выписка отзыв из НТС Госстроя РОССИИ МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНО
ТЕХНИЧЕСКИЙ СОВЕТ ВЫПИСКА ИЗ ПРОТОКОЛА заседания Секции научно-исследовательских и проектно
изыскательских работ, стандартизации и технического нормирования Научно-технического совета
Минстроя России
г. Москва 4 • .1 N 23-13/3 15 ноября ■1994 т. Присутствовали: от Минстроя России от ЦНИСК им.
Кучеренко от ЦНИИпромзданий
Вострокнутоз КХ Г. , Абарыкоз Е. П. , Гофман Г. Н. , Сергеев Д. А. , Гринберг И. Е. , Денисов Б. И. , Ширя-ез Б. А. ,
Бобров Ф. В. , Казарян Ю. А. Задарено к А. Б. , Барсуков В. П. , Родина И. В. , Головакцев Е. М. , Сорокин А. Ы. , Се
кика В. С. Айзенберг Я. М / Адексеенков Д. А. , Кулыгин Ю. С. , Смирнов В. И. , Чиг-ркн С. И. , Ойзерман В. И. ,
Дорофеев В. М. , Сухов Ю. П. , Дашезский М. А. Гиндоян А. П. , Иванова В. И. , Болтухов А. А. , Нейман А. И. , Ма
лин И. С.
от ПКИИИС
от КФХ"Крестьянская усадьба" Севоетьянов 3. В, Коваленко А.И.
от ШШОСП им. Герсезанова от АО. ЩИИС
от КБ по железобетону им. Якушева
от Объединенного института физики земли РАН
от ПромтрансНИИпроекта
от Научно-инженерного и координационного сейсмо¬логического центра РАН
от ЦНИИпроектстальконструкция ИМЦ "Стройизыскания" Ассоциация "Югстройпроект"
от УКС Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Ставницер М -Р. Шестоперов Г. С. Афанасьев П. Г. Уломов
В. И. , Штейнберг В. В. Федотов Б. Г. Фролова Е И. Бородин Л. С. Баулин Ю. И. Малик А. Н. Беляев В. С.
2. О сейсмоизоляции существующих жилых домов, как способ повышения сейсмостойкости малоэтажных
жилых зданий. Рабочие чертежи серии • 1.010.-2с-94с. Фундаменты сейсмостойкие с использованием
сейсмоизолирущего скользящего пояса для строительства малоэтажных зданий в районах сейсмичностью
7,8,9 баллов
1. Заслушав сообщение А. И. Коваленко, отметить, что по договору N 4.2-09-133/94 с Минстроем России
КФК "Крестьянская усадьба" выполняет за работу "Фундаменты сейсмостойкие с использованием
сейсмоизолируюшего пояса для строительства малоэтажных зданий в районах сейсмичностью 7, з и 9
баллов". В основу работы положен принцип создания в цокольной части здания сейсмоизолируюшего пояса,
поглощающего энергию как горизонтальных, так и-вертикальных нагрузок от сейсмических воздействий при
помощи резино -щебеночных амортизаторов и ограничителей перемещений.
К настоящему времени завершен первый этап работы - подготовлены материалы для проектирования
фундаментов для вновь строящихся зданий. Второй этап работы, направленный на повышение
сейсмостойкости существующих зданий, не завершен. Материалы работы по второму этапу предложены к
промежуточному рассмотрению на заседании Секции.
Представленные материалы рассмотрены НТС ЦНИИСК им. Кучеренко ( Головной научно-исследовательской
организацией министерства по проблеме сейсмостойкости зданий и сооружений) и не содержат
принципиально Д технических решений и методов производства работ.
Решили:
1. Принять к сведению сообщение А.И.Коваленко по указанному вопросу .
2. Рекомендовать Главпроекту при принятии законченной разработки "проектно-сметной документации
сейсмостойкого Фундамента с использованием скользящего пояса (Типовые проектные решения)
учесть сообщение А. И. Коваленко и заключение НТС ЦНИИСК, на котором были рассмотрены
предложения сейсмоустойчивости инженерных систем жизнеобеспечения ( водоснабжения,
теплоснабжения, канализации и газораспределения) .
Зам. председателя Секции научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, стандартизации и
технического нормировав ' Ю. Г. Вострокнутов В. С. Сенина
Ученый секретарь Секции научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, стандартизации и
технического нормирование
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНСТРОЙ РОССИИ 117937 ГСП 1 Москва ул.
Строителей 3 корп. 2 П. М ■ 7 У № 3-3-1
На № О рассмотрении проектной документации
Директору крестьянского (фермерского) хозяйства "Крестьянская усадьба" А.И КОВАЛЕНКО
197371, Санкт-Петербург Директору ГП ЦПП В.Н.КАЛИНИНУ
Главное управление проектирования и инженерных изысканий рассмотрело проектную документацию шифр
1010-2с.94 "Фундаменты сейсмостойкие с использованием сейсмоизолирующего скользящего пояса для
строительства малоэтажных зданий а районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Выпуск 0-1. Фундаменты для
существующих зданий. Материалы для проектирования", выполненную КФХ "Крестьянская усадьба" по
договору с Минстроем России от 26 апреля 1994 г. N 4.2-09-133/94 (этап 2 "Разработка конструкторской
документации сейсмостойкого фундамента с. использованием сейсмоизолирующего скользящего пояса для
существующих зданий").
Разработанная документация была направлена на экспертизу в Центр проектной продукции массового
применения (ГП ЦПП; экспертное заключение N 260/94), Камчатский Научно-технический Центр по
сейсмостойкому строительству и инженерной защите от стихийных бедствий (КамЦентр; экспертное
заключение N 10-57/94), работа рассмотрена на заседании секции "Сейсмостойкость сооружений" НТС
ЦНИИСКа им.Кучеренко, а также заслушана на НТС Минстроя России. Результаты экспертиз и рассмотрений
показали, что без проведения разработчиком документации экспериментальной проверки предлагаемых
решений и последующего рассмотрения результатов этой проверки в установленном порядке использование
работы в массовом строительстве нецелесообразно.
В связи с изложенным Главпроект считает работу по договору N 4.2-09-133/94 законченной и, с целью
осуществления авторами контроля за распространением документации, во изменение письма от 21
сентября 1994 г. N 9-3-1/130, поручает ГП ЦПП вернуть КФХ "Крестьянская усадьба" кальки чертежей шифр
1010-2с.94, выпуск 0-2. Главпроект обращает внимание' руководства КФХ "Крестьянская усадьба" и
разработчиков документации на ответственность за результаты применения в практике проектирования
и строительства сейсмоизолирующего скользящего пояса по чертежам шифр 1010-2с.94, выпуски 0-1 и 0-2.
Приложение: экспертное заключение КамЦентра на 6 л. Зам.начальника Главпроекта Барсуков 930 54 87
.А.Сергеев
Более подробно см типовой альбом ШИФР 1010-2с2.2021 выпуск 0-3 к проекту конструкторской
документации на разработку типовых чертежей демпфирующих сдвиговых компенсаторов для гасителя динамических колебаний и
сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380
https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
См ссылки:https://disk.yandex.ru/d/6EPe_rfHBzbi_Q https://ppt-online.org/960391
https://ru.scribd.com/document/521380517/Razrabotkf-RCH-STU-Ogranicheniya-Gololedoobrazovaniya-NaledeySosulek-Skatnix-Krishax-306
Публикации в соответствии со статьей 15 Закона РФ "О средствах массовой информации"
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. 24-25 «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
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 «Датчик регистрации
электромагнитных
волн, предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!»
15. 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 .
Альбомы, чертежи и типовые серии по легкосбрасываемым конструкциям можно скачать по ссылке http://dwg.ru. Узлы и
типовые серии рабочих чертежей можно скачать по ссылке http://rutracker.org. Технические решения можно скачать
http://www1.fips.ru
16. Наука и мир . Международный журнал № 3 (43) 2017, стр 42 " Использование легко сбрасываемых конструкций для
повышения сейсмостойкости сооружений " http://scienceph.ru/d/413259/d/science_and_world_no_3_43_march_vol_i.pdf
http://ooiseismofondru.blogspot.ru/2017/06/httpsciencephrud413259dscienceandworldn.html
https://www.youtube.com/watch?v=n0nwZPCg9e8 https://www.youtube.com/watch?v=7wwCo5c8kgw
https://ok.ru/video/12234392944 https://ok.ru/video/94633855627
17. Доклад СПб ГАСУ на 67 научной конференции профессоров, преподавателей , научных работников , инженеров и
аспирантов в 2010 ИЦ "Сейсмофонд" "лабораторные вибрационные испытания пространственных динамических моделей
узлов , фрагментов на сейсмические воздействия по шкале МSK с использованием системы демпфирования и поглощения
сейсмической энергии" 5 стр от 19.04.2010
18. Материал Международной научно-практической конференции 10-12 октября 2012 руководитель органа по
сертификации продукции ОО "Сейсмофонд" "опыт использования сертификатов сейсмостойкости и обследование" 3 стр.
19. Изобретатели в инновационном процессе России 2104 СПб Политехнический университет. " К вопросу об обследовании
, проверке и сертификации сейсмостойкости зданий и сооружений"
20. Сборник научных трудов и программ международной конференции Савиновские чтения ( 1-4 июля 2014 ) ПГУПС
"Легкосбрасываеме ограждающие конструкции взрывоопасных помещений"
21. Изобретения организации «Сейсмофонд» и Союза изобретателей СПб "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" RU №
2010136746
22 Патент на полезную модель № 165 076 " Опора сейсмостойкая"
23. Патент на полезную модель № 154506 "Панель противовзрывная"
24. Изобретение № 1760020 "Сейсмостойкий фундамент"
25. Изобретение № 1011847 "Башня"
26. Изобретение № 1036457 "Сферический резервуар"
27. Изобретение № 1395500 "Способ изготовления ячеистобетонных изделий на пористых заполнителях"
28. Изобретение № 998300 "Захватное устройство для колонн"
29. Научное сообщение в СПб ГАСУ " Физическое и математическое моделирование взаимодействия оборудования и
сооружений с геологической средой, методом оптимизации и идентификации динамических и статических задач, теории
устойчивости, в том числе нелинейным, численным, аналитическим методом моделирования, решения задач строительной
механике и испытание математических моделей на фрикционно-подвижных соединениях (ФПС) и их программное обеспечение
в моделировании конструкций механике сплошных сред в ПК SCAD " на XXVI Международной конференции «Математическое
и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций» (28.09-30.09.2015г.,СПб ГАСУ), можно
ознакомиться: youtube.com/watch?v=MwaYDUaFNOk http://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
http://www.youtube.com/watch?v=GemYe2Pt2UU /
30. ОО «Сейсмофонд» приглашен 23-24 ноября 2017 г в СПб ГАСУ на третью международную научно-практическую
конференцию «Безопасность в строительстве» ( докладом ) "Научная теория сейсмостойкости находится в глубоком
кризисе, а жизнь миллионов граждан проживающих в ЖБ- гробах не относится к государственной безопасности"
http://www.myshared.ru/slide/971578/ https://youtu.be/RiKHpjXswUM
http://www.spbgasu.ru/Nauchnaya_i_innovacionnaya_deyatelnost/Konferencii_i_seminary/ radiogazeta zemlya rossii teoriya
seismostoykosti nakhoditsya krizise https://www.youtube.com/watch?v=RiKHpjXswUM&t=122s kiainformburo teoriya seismostoykosti
nakhoditsya glubokom krizise puti vikhoda
31. Научный доклад сообщение на 17-18.09.2014. Девятый съезд Петровской Академии наук и искусств
https://www.youtube.com/watch?v=Cq_S-8cPnnM http://smotri.com/video/view/?id=v28057322c41
https://rutube.ru/video/88c5d4893147e4702c7973b72395387d/ https://ok.ru/video/307406637636 https://youtu.be/Cq_S-8cPnnM
Материалы специальных технических условий (СТУ) по испытанию демпфирующих сдвиговых компенсаторов для гасителя динамических колебаний и сдвиговых
напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380
https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
согласно заявки на изобретение от 14.02.2022 : "Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений" , для обеспечения
сейсмостойкости строительных конструкций в сейсмоопасных районах , сейсмичностью более 9 баллов . Серия ШИФР ТУ 20.30.12-001-35635096-2021
СПб ГАСУ: Cпециальные технические условия (СТУ), альбомы , чертежи, лабораторные испытания : о применения огнестойкого компенсатора -гасителя
температурных напряжений , для обеспечения сдвиговой прочности и сейсмостойкости строительных конструкций в сейсмоопасных районах ,
сейсмичностью более 9 баллов .
Серия ШИФР ТУ 20.30.12-001-35635096-2021 СПб ГАСУ, новых огнестойких компенсаторов -гасителей температурных напряжений, которые используются
в США, Канаде фирмой STAR SEIMIC , на основе изобретений проф дтн ПГУП А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора сейсмостойкая»,
154505 «Панель противовзрывная», № 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений при взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легко
сбрасываемых соединений , использующие систему демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии», для
гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://pptonline.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
, хранятся на Кафедре технологии строительных материалов и метрологии КТСМиМ 190005, Санкт-Петербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб
ГАСУ, у проф. дтн Юрий Михайловича Тихонова в ауд 305 С. Тема докторской диссертации дтн проф Тихонова Ю.М " Аэрированные легкие и теплоогнезащитные бетоны и растворы с применением вспученного вермикулита и перлита и изделия на их основе " т/ф (812) 694-78-10 89219626778@mail.ru
9967982654@mail.ru t9111758465@outlook.com (921) 962-67-78, ( 996) 535-47-29, (911) 175-84-65 https://disk.yandex.ru/d/_ssJ0XTztfc_kg https://pptonline.org/1100738 https://ppt-online.org/1068549 https://ppt-online.org/1064840
Испытание гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил
https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
с использованием сдвигового демпфирующего компенсатор - гасителя сдвиговых напряжений в ПК SCAD, согласно заявки на изобретение от 14.02.2022 :
"Огнестойкого компенсатора -гасителя температурных напряжений" заявка № 2022104632 от 21.02.2022 , вх 009751, "Фрикционно-демпфирующий
компенсатор для трубопроводов" заявка № 2021134630 от 29.12.2021, "Термический компенсатор гаситель температурных колебаний" Заявка № 2022102937
от 07.02.2022 , вх. 006318, "Термический компенсатор гаситель температурных колебаний СПб ГАСУ F16 L 23/00 № 20222102937 от 07 фев 2022, вх 006318,
«Огнестойкий компенсатор –гаситель температурных колебаний»,-регистрационный 2022104623 от 21.02.2022, вх. 009751, "Фланцевое соединения растянутых
элементов трубопровода со скошенными торцами" № а 20210217 от 23 сентября 2021, Минск, "Спиральная сейсмоизолирующая опора с упругими
демпферами сухого трения" № а 20210051, "Компенсатор тов. Сталина для трубопроводов" № а 20210354 от 22 февраля 2022 Минск , для обеспечения
сейсмостойкости гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных
сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
в сейсмоопасных районах , сейсмичностью более 9 баллов .
Протокол лабораторных испытаний и разрабтка специальных технических условий (СТУ), альбомы ,
чертежи, лабораторные испытания : о применения демпфирующего сдвигового компенсатора, гасителя
сдвиговых напряжений , для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1
ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
и для обеспечения сдвиговой прочности и сейсмостойкости
гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом
сдвиговой жесткости в ПК SCAD СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
, в сейсмоопасных районах , сейсмичностью более 9 баллов, сдвиговых демпфирующих компенсаторов гасителей температурных напряжений для гасителя динамических колебаний и сдвиговых напряжений с учетом сдвиговой жесткости в ПК SCAD
СП 16.1330.2011 SCAD п.7.1.1 ghb действий поперечных сил https://ppt-online.org/19380 https://www.youtube.com/watch?v=SUj1tSPexuw
https://softline.ru/uploads/67/cc/45/c9/8c/f7/86/7d/10/origin.pdf
, которые уже давно используются нашими партнерами в США, Канаде фирмой STAR SEIMIC, по
скопированным и переоформленных карманными патентными заокеанскими корпоративными патентными
ведомствами НАТО копирующие или уворованные идеи ( смотри статью патентное ворье Версия
Патентованное ворьё: Американцы крадут у нас не только изобретения, но даже песни
https://cont.ws/@lider2211/409268
https://politikus.info/v-rossii/85673-patentovannoe-vore-amerikancy-kradut-u-nas-ne-tolko-izobreteniya-no-dazhepesni.html Российские изобретатели жалуются на "воровство идей" Российские изобретатели жалуются на незаконное
использование своих патентов https://rg.ru/2010/08/10/patent.html
на основе изобретений проф дтн ПГУП А.М.Уздина №№ 1143895, 1168755, 1174616, 165076 «Опора
сейсмостойкая», 154505 «Панель противовзрывная», № 2010136746 «Способ защиты зданий и сооружений при
взрыве с использованием сдвигоустойчивых и легко сбрасываемых соединений , использующие систему
демпфирования фрикционности и сейсмоизоляцию для поглощения взрывной и сейсмической энергии» ,
хранятся на Кафедре технологии строительных материалов и метрологии КТСМиМ 190005, СанктПетербург, 2-я , Красноармейская ул., д. 4, СПб ГАСУ, находятся проф. дтн Юрий Михайловича Тихонова в ауд
305 С. Тема докторской диссертации дтн проф Тихонова Ю.М " Аэрированные легкие и тепло-огнезащитные
бетоны и растворы с применением вспученного вермикулита и перлита и изделия на их основе"
89219626778@bk.ru т/ф (812) 694-7810 моб (921) 962-67-78, (911) 175-84-65 kart2202200786697605@gmail.com
891117584605aaaaa@inbox.ru 9219626778@inbox.ru karta2202200640855233@gmail.com (981) 886-57-42, (981)
276-49-92