Ю.Болдырев. Наш противник - действующая власть!

Юрий Юрьевич ""сшивает народ. Это важно, будет важно.

ПРИМЕНЕНИЕ УПРУГО ФРИКЦИОННЫХ СИСТЕМ (УФС) и фрикционно-подвижных соединений (ФПС) при испытаниях на сейсмостойкость, методом оптимизации и идентификации с использованием компьютерных технологий и программного обеспечения решения динамических и статических задач, численным моделированием сейсмической и взрывной нагрузки, в программном комплексе SCAD в механике деформируемых сред и конструкций
УДК 624 072 Коваленко А.И., Андреева Е.И., Елисеева. И.А seismofond.ru zemlyarossii@bigmir.net (812) 694-78-10
ПРИМЕНЕНИЕ УПРУГО-ФРИКЦИОННЫХ СИСТЕМ и фрикционно подвижных соединений (ФПС) при испытаниях на сейсмостойкость для моделированием сейсмической нагрузки и лабораторных испытаний на сейсмостойкость в программе SCAD
Увеличение сейсмической опасности площадок по СНиП И-7-81*[1], привело к необходимости в разработке новых решений, реализующих принцип сейсмозащиты, для снижения расчетной сейсмичности площадок на 1-2 балла Общественной организацией "Сейсмофонд" предлагается конструктивно-технологическая система ФПС для я моделированием сейсмической нагрузки и лабораторных испытаний на сейсмостойкость в программе SCAD в районах с сейсмичностью 7-10 баллов (РФ) с соблюдением повышенных требований к сейсмоизоляции оборудования за счет сейсмостойких опор. При этом обеспечивается снижение материалоемкости и массы оборудования и сооружений
В конструкции сейсмоизоляции оборудования реализуется идея упруго фрикционной системы, достоинством которой является целенаправленное использование эффекта повышенного рассеивания энергии при колебаниях здания за счет сухого трения специально запроектированных конструктивных элементов.
Упруго фрикционная система по классификации систем активной сейсмозащиты относится к системам с повышенными диссипативными характеристиками , в которых основной эффект достигаемся путем специальных устройств и узлов внешнего и внутреннего трения (вязкого сухого, гистерезисного и др ) Упруго -фрикционная система снижает динамическую реакцию сооружения за счет поглощения энергии, передаваемой сооружению в процессе сейсмических колебаний демпфирующими устройствами В силу этого снижаются затраты на антисейсмические мероприятия при обеспечении норматив нового уровня сейсмостойкости здания
Снижение сейсмической реакции сооружения происходит и при использовании упруго пластических систем , сейсмоизолирующих опор на фрикционнщ- подвижных соединениях (ФПС) Для ФПС из обычных сейсмостойких опор, величина энергетических потерь, отнесенная к упругой энергии за один цикл колебаний, не превышает 0,6. Этому коэффициенту диссипации соответствует уровень затухания в системе величиной 5% от критического что и заложено в СНиП
В сооружениях и трубопроводах большинство потерь энергии происходит за счет внутреннего трения в материале конструкций, трения на контактах подземной части сооружений с грунтом основания и трения в соединениях конструкций. Но можно усилить рассеивание энергии путем использования демпферов различной конструкции, при этом коэффициент диссипации повышается в 23-40 раз Также сухое трение не только активно влияет на рассеивание энергии колебаний но и существенно изменяет резонансные частоты системы .
СИСТЕМЫ С ПОВЫШЕННЫМИ ДИССИПАТИВНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ см seismofond.ru
Па классификации систем активной сейсмозащиты оборудования и сооружений :
- сейсмоизоляция,
- адаптивные
- с повышенным демпфированием,
- с динамическими гасителями
УПС и УФС относятся к одной и той же (третьей) группе, в которых основной эффект достигается путем специальных устройств и узлов внешнего и внутреннего трения (вязкого, сухого, гистерезиснсго и др ).
Общим для рассмотренных систем является их повышенная, по сравнению с упругими системами энергопогпощающая способность Можно также ожидать, что мягкая реакция упруго-фрикционных систем, подобно упруго- пластическим способствует предохранению несущих элементов составляющих систему, от хрупкого разрушения
Вместе с тем УФС и ФПС имеют и некоторые преимущества по сравнению с УПС:
1) Наиболее важное из них возможность регулировать потери энергии в системе в зависимости от величины расчетного воздействия. Назначая определенную величину обжатия соприкасающихся поверхностей элементов системы, можно добиться максимального рассеивания энергии колебаний и, следовательно, наибольшего снижения динамической реакции сооружения. При этом максимальная величина коэффициента диссипации в таких системах может в два и более раз превышать значение этого коэффициента (равное 4,0) для упруго-пластических систем.
2) Сооружения с фрикционными связями могут быть запроектированы таким образом, что проскальзывание элементов будет наступать по зонам непрерывно па мере увеличения интенсивности внешнего воздействия Достоинство такой конструкции состоит в том что рассеивание энергии про исходит в течение всего колебательного процесса, а не только в пластической стадии движения
3) Конструкции с фрикционными связями могут переносить практически бесконечное число циклов колебаний без опасности изменения механических характеристик соприкасающихся поверхностей при взаимном их проскальзывании
4) Снижение сейсмической реакции происходит на всем диапазоне интенсивности воздействия
5) УФС может быть реализована в сооружении без ведения дополнительных устройств, повышающих стоимость строительства.
Упруго фрикционные связи, играя роль включающихся связей, позволяют резко увеличить вслед за подвижкой стыка динамическую жесткость системы и вывести сооружение из области преобладающих частот сейсмического воздействия .
Диссипативные свойства упруго-фоикционной системы и ФПС зависят от соотношения между силой сухого трения и амплитудой внешней нагрузки
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, сейсмическая реакция сооружения, запроектированного как упруго- фрикционная система и ФПС, должна быть ниже чем для сооружения традиционной конструкции
КТС (конструктивно-технологическая система) представляет собой конструктивную систему с повышенными диссипативными свойствами которые можно регулировать В ней допускается возможность реагирования энергетической емкости сооружения в зависимости от величины расчетного воздействия . Это достигается с помощбю болтов, прижимающих отдельно элементы сооружения друг с другу с определенной силой.
Для повышения диссипативных свойств здания из КТС используется прием искусственной разрезки остова сооружений, оборудования на самостоятельные несущие блоки, соединяемые между собой в швах фрикционными связями При этом для районов, где ожидается сейсмическое воздействие значительной интенсивности, целесообразна разрезка остова не только вертикальными, но и горизонтальными швами которые допускают взаимные сдвиги блоков по горизонтали.
В КТС , ФПС диссипативные характеристики повышаются за счет предусмотренных узлов сухого трения, в которых благодаря взаимному проскальзыванию несущих и ограждающих конструкций происходит резкое увеличение диссипации энергии колебаний, а также качественна изменяется общий механизм деформации сооружения. В силу этого снижаются затраты на антисейсмические мероприятия при обеспечении нормативного уровня сейсмостойкости здания.
Вследствие действия сейсмических сил происходят необратимые, а, следовательно, опасные перемещения Для снижения взаимных перемещений изолированных частей сооружения в систему сейсмозащиты вводятся энергопоглощающие устройства (демпферы), обладающие повышенными диссипативными (рассеивающими) свойствами. В КТС роль энергопоглощающих устройств выполняют фрикционные прокладки между ветвями конструкции Потеря энергии в демпфирующих устройствах происходит за счет работы возникающих в них сил сопротивления (сил вязкого и сухого трения, сил пластического деформирования), которая пропорциональна перемещению точки приложения этих сил. Именно поэтому демпферы и устанавливаются между частями конструкции с большими взаимными перемещениями При этом помимо повышения энергоемкости конструкций, в определенном диапазоне могут изменяться динамические характеристики здания
Кроме того, что КТС и ФПС является конструкцией со скрытым металлическим каркасом, в ней эффективно применяются упруго-фрикционные соединения на высокопрочных фрикци- болтах Сейсмофонд. Соединение металлических контурных элементов на монтаже производится с помощью фрикци-болта с регулируемым усилием затяжки гайки и забитым в пропиленный паз медным обожженным клином . Использование таких соединений позволяет существенно повысить уровень диссипации энергии колебаний и снизить величины сейсмических нагрузок на здания
Суть работы болтов следующая изменение динамической схемы сооружений достигается с помощью упруго-фрикционного стыка, который до определенного уровня усилий (изгибающего момента) работает как жесткое соединение При превышении этого уровня в стыке происходит контролируемый сдвиг причем допустимая (регламентируемая) величина сдвига определяется размером овальных отверстий для постановки болтов
Проведенные экспериментальные исследования образцов при знакопеременных статических и пульсационных нагрузках свидетельствуют о физической реализуемости процессов относительной подвижки в соединениях, стабильности замкнутых петель гистерезиса и существенном повышении способности конструкций к поглощению энергии. К достоинствам упруго- фрикционных соединений на фрикци-болтах с медным обожженным клином относятся неизменяемость динамической структуры до определенного уровня внешних воздействий отсутствий повреждений при интенсивных колебаниях и возможность нетрудоемкого восстановления конструкций после землетрясения. Применение ФПС с фрикци-болтом, в конструкциях сейсмостойких сооружений, оборудования, соответствуют основным направлениям повышения индустриальности и технологичности строительно-монтажных работ .
Использование в сейсмостойком строительстве упруго-фрикционных соединений и ФПС на высокопрочных болтах с контролируемой величиной подвижки позволяет повысить надежность и технико-экономические показатели зданий и сооружений Но необходимо тщательно исследовать а потом применять в сейсмостойком строительстве конструктивные решения с повышенными дисси- пативными характеристиками. Гудман и Кламп (США) установили, что для каждой конкретной упруго-фрикционной системы существует оптимальная величина силы трения, при которой рассеяние энергии будет наибольшим .
В заключение можно сделать вывод, что КТС и ФПС с фрикционно- подвижными соединениями характеризуется высокой надёжностью, компактностью простотой изготовления, монтажа и ремонта после землетрясения
Необходимо отметить что предлагаемая система ориентирована в основном на отечественные материалы и имеющуюся базу строительства.
Применение как традиционных так и новейших строительных материалов; гибкая технология изготовления сборных изделий; сборка несущего каркаса без сварки и мокрых процессов; высокая скорость возведения зданий; обеспечение максимальной вариабельности объемно-планировочных решений в зависимости от требований заказчика; возможность выпуска различных комплектов сборных изделий с набором крепежных элементов для сборки здания силами застройщика
Выбор данного средства сейсмозащиты и его реализация в КТС, ФПС, должны быть обоснованы как расчётно-теоретическими исследованиями, так и лабораторное математическое испытание и моделирование крепления оборудования и сейсмоизоляции на сейсмоизолирующих опорах и натурными испытаниями опытных стендов с использованием вибрационных или сейсмовзрывных воздействий. Это позволит установить факторы ответственные за эффективность и надежность выбранного средства сейсмозащиты, и обеспечит сейсмостойкость сооружения при возможных сейсмических воздействиях.
Литература
1. СНиП 11-7-81*. Строительство в сейсмических районах - М : Строи издат, 2000
2 Сейсмостойкость сооружений / КС Абдурашидов, ЯМ. Айзенберг, T Ж. Жунусов и др М : Наука. 1939 192с.
3. Использование упруго-фрикционных систем в сейсмостойком строительстве (обзор) Составители инженеры Г.М Михайлов, В.В Жуков - М.: Госстрой СССР Серия: «Инженерное оборудование населенных мест, жилых и общественных зданий». 1975. 45с
4. Поляков В С , Килимник Л.Ш., Черкашин А.В. Современные методы сейсмоэащиты зданий - М Стройиздат, 1989 - 320 с : ил
5. Современные методы сейсмоэащиты зданий и сооружений. Казина ГА. Килимник Л Ш.,-Обзор М. ВНИИИС 1987 вып 7
6. Сейсмостойкое строительство Реферативный сборник. 1974 выпуск 3. Исследования в области сейсмостойкого строительства и инженерной сейсмологии. Использование упруго-фрикционных систем в сейсмостойком строительстве Инж Г М Михайлов с.36
7 Килимник Л.Ш Методы целенаправленного проектирования в сейсмостойком строительстве М : Наука, 1980
8 Елисеев О Н., Уздин А.М Сейсмостойкое строительство. Учебник. В 2-х кн - СПб ИЗД. ПВВИСУ 1997. -321с., с илл.
9 Сейсмостойкое строительство Реферативный сборник. 1977 вы пуск 5. Проектирование каркасных зданий для сейсмических районов с упруго фрикционными соединениями на высокопрочных болтах. К.т.н. Л.Ш. Килимник с 12
10. ПРИМЕНЕНИЕ УПРУГО-ФРИКЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЫХ ДОМОВ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ УДК 624 072 Чигринская Л.С., Бержинский Ю.А. 6 стр
seismofond.ruk-a-ivanovich.narod.ru seismofond.jimdo.com peasantsinformagency.narod.ru peasantsinformagency1.narod.ru ooiseismofond.front.ru seismofond.hut.ru
ooiseismofond.front.ru stroyka812.narod.ru krestianinformburo8.narod.ru kowalenkoalexandr.narod.ru /pdf1.pdfalexandrekowalenko.narod.ru /pdf1.pdfscaleofintensityofearthquakes.narod.ru scaleofintensityofearthquakes2.narod.ru scaleofintensityofearthquakes3.narod.ru
scaleofintensityofearthquakes.narod.ru/ krestiyaninformagency.narod.ru /pdf1.pdfbulletenkia.narod.ru s-a-m-a-r-a-citi.narod.ru vestnikkia.narod.ru informacionnyjkia.narod.ru/ bulletenkia.narod.ru krestiyanskoeinformatsionnoeia.narod.ru iakrestiyanskoeinformatsionnoe.narod.ru termostepsmtl.narod.ru plitspichpromzao.narod.ru www.balabanovo-g.narod.ru minregionru.narod.ru
/pdf1.pdfbasarginvf.narod.ru /pdf1.pdfgosstroygov.narod.ru /pdf1.pdfmchsgov.narod.ru / df1.pdfsergeyshoygu.narod.ru /pdf1.pdfmchsgov.narod.ru dominant-souz.narod.ru
ooi-seismofond.narod.ru zengarden.in/earthquaket89650861560.front.ru t89052867237.front.ru st89650861560.front.ru
При лабораторных испытаниях методом моделирования сейсмической нагрузки на сооружение, оборудование, металлоконструкций и технологические трубопроводы, использовались изобретения: "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов". Регистрационный номер заявки на изобретение (ФИПС) № 2018105803/20 (008844) от 27.02.2018
Авторы: В.А. Дударев, Г.А.Пастухов, Коваленко А.И., Елисеева И.А., МалафеевО.А..
.Описание изобретения "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов"
Аналоги : Патент Великобритании № 1260143, кл. F 2 G, фиг. 2, 1972, Бергер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М., «Машиностроение», 1966, с. 491. (54) (57) 1.
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов
Изобретение относится к антисейсмическим фрикционно-подвижным соединениям для трубопроводов, как замковое надежное крепление фиксации, как эффективное решение по предотвращению ослабления резьбовых соединений, Область применения антисейсмического замкового фрикционно-подвижного соединения: судовые системы, гидравлические дробилки, ветрогенераторы, компрессорные станции и насосные установки, мостостроение, грузоподъемные лифтовое оборудование.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты шаровых кранов и трубопроводов от сейсмических воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например, болтовое фланцевое соединение , патент RU №1425406, F16 L 23/02.
Соединение содержит металлические тарелки и прокладки. С увеличением нагрузки происходит взаимное демпфирование колец -тарелок.
Взаимное смещение происходит до упора фланцевого фрикционно- подвижного соединения (ФФПС), при импульсных растягива-ющих нагрузках, при многокаскадном демпфировании.
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, соединение смещается от своего начального положения, при этом сохраняет трубопровод без разруше-ния.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и дороговизна из-за наличия большого количества со-прягаемых трущихся поверхностей.
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- бол-товых 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, которые являются 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 трубопро-вода с фрикцмонно-подвижными соединениями при этом начет раскачиваться (изобретение "Опора сейсмостойкая", патент № 165076 Е04Н/9/02) 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, сейс-мическая, 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 на фрикци- болтах, работающих на растяжение, установленных в длинных овальных отверстиях 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 и латунного фрикци -болтов , гаек , свинцовых шайб, медных втулок-гильз
Фланцы выполнены с помощью латунной шпильки с пропиленным пазом куда забивается медный обожженный клин.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено фрикционное соединение с контролируемым натяжением (стопорный (тормозной) фрикци –болт с забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином);
на фиг.2 изображена латунная шпилька фрикци-болта с пропиленным пазом
на фиг.3 изображен фрагмент медного обожженного клина, забитого в латунную круглую или квадратную латунную шпильку
на фиг. 4 изображен фрагмент установки медного обожженного клина в подвижный компенсатор ( на чертеже компенсатор не показан ). Цифрой 5 обозначен пропитанный антикоррозийными составами трос, обмотанный в пять витков вокруг трубы, чтобы исключить вытекание нефти или газа из магистрального трубопровода при многокаскадном демпфировании).
фиг. 6 изображен сам узел фрикционно -подвижного соединения с фрикци -болтом.
фиг.7 изображен шаровой кран соединенный на фрикционно -подвижных соединениях с фрикци-болтом
фиг. 8 изображен компенсатор Сальникова на соединениях с фрикци -болтом.
фиг 9 изображен компенсатор Сальникова на антисейсмических фрикционо-подвижных соединениях с фрикци- болтом
Антисейсмические виброизоляторы выполнены в виде латунного фрикци -болта с пропиленным пазом , куда забивается стопорный обожженный медный клин. 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 за счет сминания медного обожженного клина, забитого в пропиленный паз шпильки.
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 крана с трубопроводом в поперечном направлении, можно установить медные втулки или гильзы ( на чертеже не показаны), которые служат амортизирующими дополнительными упругими элементами.
Упругие элементы одновременно повышают герметичность соединения (может служить стальной трос ( на чертеже не показан)). .
Устройство работает следующим образом.
В пропиленный паз латунной шпильки плотно забивается с одинаковым усилием медный обожженный клин, который является амортизирующим элементом при многокаскадном демпфировании, после чего производится стягивание соединения гайками с контролируемым натяжением
Латунная шпилька с пропиленным пазом, располагается во фланцевом соединении. Одновременно с уплотнением соединения она 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 давления рабочей среды.
В процессе стягивания фланцы сдвигаются и сжимают медный обожженный клин на строго определенную величину, обеспечиваю-щую 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 многокаскадном демпфировании.
Жесткость сейсмозащиты и виброизоляторов в виде латунного фрикци -болта определяется исходя из частоты вынужденных колебаний вибрирующего трубчатого элемента с учетом частоты собственных колебаний всего соединения и согласно марки стали, латуни и меди.
Виброизоляция и сейсмоизоляция обеспечивается при условии, если коэффициент динамичности фрикци -болта будет меньше единицы.
Работа над патентом (изобретением ) частично поддержана грантом РФФИ № 18-01-00796
Фигуры к патенту на изобретение "Антисейсмическое фланцевое фрикциооно -подвижное соединение трубопроводов" № 2018105803/20 (008844) от 27.02.2018
Формула изобретения "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов" № 2018105803/20 (008844) от 27.02.2018
Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение (ФФПС) трубопроводов, содержащее амортизирующие крепеж-ные элементы, подпружиненные и энергопоглощающие со стороны одного или двух из фланцев, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования соединения в сейсмоопасных районах амортизирующие элементы выполнены в виде латунного фрикци-болта, с забитым в пропиленный паз шпильки фрикци-болта (с одинаковым усилием) медным обожженным клином, располо-женным во фланцевом фрикционно-подвижном соединении (ФФПС), при этом в латунную шпильку устанавливается тонкая медная обожженная гильза - втулка, с уплотнительными элементами выполненными в виде свинцовых тонких шайб, установленных между цилиндрическими выступами фланцев, а крепежные элементы подпружинены (для единичного использования), при этом между скользящими поверхностями трубопровода прокладывается винтовой трос (количество витков зависит от давления газа или нефти) для исключения утечки газа или нефти.
Реферат "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов" № 2018105803/20 (008844) от 27.02.2018
Техническое решение относится к области строительства магистральных трубопроводов и предназначено для защиты шаровых кранов и трубопровода от возможных вибрационных, сейсмических и взрывных воздействий. Фрикци -болт выполненный из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом, с забитым в паз шпильки медным обожженным клином позволяет обеспечить надежное и быстрое погашение сейсмической нагрузки при землетрясении, вибрационных воздействий от железнодорожного и автомобильного транспорта и взрыве. Фрикци -болт состоит из латунной шпильки с пропиленным пазом, с забитым в паз шпильки медным обожженным клином, который жестко крепится на фланцевом фрикционно- подвижном соединении (ФФПС), при этом на шпильку надевается медная , с-образная втулка. Кроме того, между энергопоглощающим клином и втулкой устанавливаются свинцовые шайбы с двух сторон (втулка и шайбы на чертеже не показаны) 1-9 ил.
При испытаниях использовалось изобретение " Опора сейсмостойкая", патент № 165076 Е04Н 9/02
Опора сейсмостойкая патент № 165076 Е04Н 9/02
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и оборудования от сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU 1174616 , F15B5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов. Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий по Патенту TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и наружными поверхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы-болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает ветровые нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса-цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из двух частей: нижней корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней-штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении.
В теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении шток-отверстие корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью перемещения только под сейсмической нагрузкой.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез А-А (фиг.2); на фиг.2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг.1); на фиг.3 изображен разрез В-В (фиг.1); на фиг.4 изображен выносной элемент 1 (фиг.2) в увеличенном масштабе. Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром «D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 предварительно по подвижной посадке, например H7/f7.
В стенке корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент-калиброванный болт 3. Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и длиной «l». В теле штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного болта, проходящего через этот паз. В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2 выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том, что шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом 3, с шайбами 4, на с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие корпуса – цилиндр штока. Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без разрушения конструкции.
Формула (черновик) Е04Н9 Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел (…) закрепленный запорным элементом отличающийся тем, что в корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный гайкой с заданным усилием, кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза штока.
Авторы изобретения Опора сейсмоизолирующая маятниковая Регистрационный номер ФИПС " № 2016119967 /20(031416) от 21.07.2016
Егорова О. А., Елисеева И.А. , Коваленко А.И., Темнов В.Г. , Уздин А.М. , Суворова Т.В., Суворов А.П. , Скороходов С.Н., Коваленко Е.И.
Е04Н9/02 Е 04 B 1/58 E 02 D 27/34 Опора сейсмоизолирующая маятниковая № 2016119967 /20(031416) от 21.07.2016
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты оборудования, зданий, мостов, сооружений, магистральных трубопроводов, линий электропередач, рекламных щитов от сейсмических воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например, болтовое соединение плоских деталей встык, патент RU №1174616, F15B5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены длинные овальные отверстия, через которые пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края длинных овальных отверстий после чего соединения при импульсных растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфировании работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора края в длинных овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов.
Недостатками известного решения являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также устройство для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий, патент TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
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 сейсмические нагрузки но, при возникновении динамических, импульсных растягивающих нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых креплений
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного ил нескольких сопряжений отверстий корпуса- крестообразной, трубной, квадратной опоры, типа штока, а также повышение точности расчета при использования фрикци- болтовых демпфирующих податливых креплений.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что сейсмоизолирующая маятниковая опора (крестовидная, квадратная, трубчатая) выполнена из разных частей: нижней - корпус, закрепленный на фундаменте с помощью подвижного фрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин, с бронзовой втулкой (гильзой) и свинцовой шайбой и верхней - шток сборный в виде Г-образных стальных сегментов (для опор с квадратным сечением), в виде С- образных (для трубчатых опор), установленный с возможностью перемещения вдоль оси и с ограничением перемещения за счет деформации корпуса под действием запорного элемента в виде стопорного фрикци-болта с пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
В верхней и нижней частях опоры корпуса выполнены овальные длинные отверстия, (сопрягаемые с цилиндрической поверхностью опоры) и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси), в которые устанавливают запирающий элемент- стопорный фрикци-болт с контролируемым натяжением, с медным клином, забитым в пропиленный паз стальной шпильки и с бронзовой или латунной втулкой ( гильзой), с тонкой свинцовой шайбой. Кроме того в квадратных трубчатых или крестовидных корпусах, параллельно центральной оси, выполнены восемь открытых длинных пазов, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться за счет протяжных соединений с фрикци- болтовыми демпфирующими креплениями в радиальном направлении.
В теле квадратной, трубчатой, крестовидной опоры, вдоль центральной оси, выполнен длинный паз ширина которого соответствует диаметру запирающего элемента (фрикци- болта), а длина соответствует заданному перемещению трубчатой, квадратной или крестообразной опоры. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении опоры - корпуса, с продольными протяжными пазами с контролируемым натяжением фрикци-болта с медным клином, забитым в пропиленный паз стальной шпильки и обеспечивает возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью перемещения только под сейсмической нагрузкой, вибрационной, взрывной и взрывной от воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена крестовидная опора на фрикционных соединениях с контрольным натяжением ; на фиг.2 изображен стопорный (тормозной) фрикци –болт с забитым в пропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином; на фиг.3 изображены квадратные сейсмоизолирующие маятниковые опоры на фрикционных соединениях; на фиг.4 изображен фрагмент квадратной опоры с длинными овальными отверстиями для протяжных соединений ; на фиг. 5 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая на протяжных фрикционных соединениях; фиг. 6 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая с поднятым корпусом с длинными овальными отверстиями; фиг.7 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая с фрикционным креплением фрикци-болтами с контрольным натяжением -разрез–вид с верху с поднятым корпусом; фиг. 8 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая установленная на свинцовый лист –вид с верху; фиг. 9 изображена трубчатая опора, в разрезе с поднятым внутренним состоящим из двух С-образных фрагментов штоком, установленная на свинцовый лист; фиг. 10 изображена трубчатая опора сейсмоизолирующая маятниковая состоящая из двух частей штоков, для транспортировки; фиг. 11 изображена трубчатая сейсмоизолирующая опора маятниковая установленная на свинцовый лист –вид с верху; фиг. 12 изображена трубчатая опора сейсмоизолирующая маятниковая с протяжными соединениями -вид с верху; фиг 13 изображен фрагмент крестообразной опоры сейсмоизолирующей маятниковой установленный на свинцовый лист нижнего сейсмоизолирующего пояса – вид с верху; фиг 14 изображена крестовидная опора сейсмоизолирующая маятниковая с поднятым крестообразным штоком, установленная на свинцовый лист; фиг. 15 изображена крестообразная опора сейсмоизоли-рующая маятниковая, установленная на свинцовый лист с фрикционными соединениями, вид сверху; фиг. 16 изображена трубчатая опора сейсмоизолирующая маятниковая с опущенным трубчатым корпусом; фиг. 17 изображен свинцовый лист толщиной 3 мм под трубчатую опору сейсмоизолирующую маятниковую; фиг 18 изображена трубчатая опора сейсмо-изолирующая маятниковая с опущенным корпусом с длинными овальными отверстиями; фиг. 19 изображена трубчатая опора сейсмоизолирующая маятниковая с поднятым внутренним корпусом с длинными овальными протяжными отверстиями; фиг. 20 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая с фрикционными соединениями, вид с боку и разрез опоры; фиг. 21 изображены разные демпфирующие фрикци –болты с тросовым зажимом, пружинистой многослойной шайбой и стопорным медным обожженном клином для опор сейсмоизолирующих маятниковых; фиг. 22 изображены два демпфирующих фрикци –болта с забитыми обожженными медными стопорными клиньями, забитыми в пропиленные пазы стальных шпилек для опор сейсмоизолирующих маятниковых; фиг. 23 изображены демпфирующие фрикци –болты с бронзовой или латунной втулкой (гильзой) для опор сейсмоизолирующих маятниковых; фиг. 24 изображены демпфирующие фрикци –болты с демпфирующей стальной гофрой и фрикци –болт с латунной втулкой для опор сейсмоизоли-рующих маятниковых; фиг. 25 изображены модификации демпфирующих фрикци –болтовых креплений с тросовым зажимом и многослойной гнутой шайбой для монтажа опор сейсмо-изолирующих маятниковых; фиг. 26 изображено протяжное овальное отверстие для демпфирующих фрикци –болтовых креплений для опор сейсмоизолирующих маятниковых; фиг. 27 изображено протяжное овальное отверстие с бронзовой или латной гильзой для протяжных фрикци –болтовых креплений, вид сверху; фиг. 28 изображено протяжное овальное отверстие для протяжных фрикци –болтовых креплений с фрикци –болтом со стопорным тросовым зажимом, с латунной или бронзовой втулкой- гильзой, со свинцовой сминаемой шайбой в разрезе; фиг. 29 изображен фрикци- болт с обожженным медным клином, забитым в пропиленный паз стальной шпильки для протяжных овальных отверстий; фиг. 30 изображена латунная гильза- втулка с отогнутыми частями под свинцовую шайбу и фотографии лабораторных испытаний на сейсмостойкость оборудования, фрагментов демпфирующих узлов крепления (ОО «Сейсмофонд»); фиг. 31 изображена латунная втулка с отогнутыми частями под свинцовую шайбу для фрикционных соединений, вид с боку; фиг. 32 изображен узел фрикционного соединения с латунной втулкой и со свинцовой шайбой, вид с боку; фиг. 33 изображен демпфирующий хомут с длинными овальными отверстиями для фланцево –фрикционных соединений для магистральных трубопроводов; фиг. 34 изображено демпфирующее фрикционное фланцевое соединение с фланцевым фрикционным узлом без сварки, демпфирующих податливых соединений магистральных трубопроводов фиг 35 изображен демпфирующий узел соединения с овальными отверстиями для фланцевых фрикционных соединений, опор, трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 36 изображен демпфирующий узел с длинными овальными отверстиями, с бронзовой втулкой до землетрясения с протяжными соединения, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением, для фланцевых фрикционных соединений опор, трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 37 изображен смещенный демпфирующий узел, со смещением в протяжных соединениях, с овальными отверстиями с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 38 изображен демпфирующий узел с протяжными соединениями с длинными овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 39 изображен фрагмент демпфирующего узла квадратной опоры с протяжными соединениями с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций, вид сверху; фиг. 40 изображен демпфирующий узел с фрикци -болтом обмотанным медной лентой, со свинцовой амортизирующей шайбой, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 41 изображена энергопоглощающая затяжка с демпфирующим упругим стальным кольцом, с шайбами и с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 42 изображено энергопогло-щающее кольцо без затяжек с демпфирующими шайбами; фиг. 43 изображен фрагмент энергопоглощающего демпфирующего кольца с демпфирующими узлами крепления с фрикци –болтами, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений для опор; фиг. 44 изображено фрикционное демпфирующее соединение с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных подвижных соединений (ФФПС) трубопроводов, стальных конструкций, вертикальных опор гнущихся линий электропередач (ЛЭП); фиг. 45 изображено фрикционное соединение (стык) с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) для опор линий электропередач (ЛЭП), трубопроводов, стальных раскачивающихся мачт, вышек; фиг. 46 изображен демпфирующий стальной хомут –затяжка, с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС), для линий ветроустойчивых электропередач , трубопроводов, высотных опор, мачт; фиг. 47 изображена стальная затяжка с демпфирующим энергопоглощающим кольцом с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) опор трубопроводов, стальных конструкций; фиг. 47 изображена стальная растяжка с демпфирующим энергопоглощающим стальным кольцом с фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцево –фрикционных подвижных соединений (ФФПС) опор трубопроводов, стальных каркасов; фиг. 48 изображена сейсмостойкая опора под колонны со сминаемой гильзой, заполненной свинцовой дробью со стопорной затяжкой, тросовым зажимом, с демпфирующими свинцовыми шайбами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений для сейсмоизолирующих стальных опор трубопроводов, стальных сейсмостойких каркасов; фиг. 49 изображен тросовой зажим с подпиленной гайкой для фланцевых фрикционно- податливых соединений (ФФПС) для сейсмоизолирующих фундаментных опор трубопроводов, стальных каркасов; фиг. 50 изображена демпфирующая сейсмоизолирующая стальная «лапа» для растяжек, стойка-опора с тросовым зажимом, с забитым медным клином, стержнями скользящими по направляющим, с латунной шайбой, установленной под трубу, полиэтиленовой муфтой, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением для фланцевых фрикционно- податливых соединений (ФФПС), для сейсмоизолирующих фундаментных опор, для демпфирующего крепления оборудования к фундаменту, для опор линий электропередач, рекламных щитов, мачт, наружного освещения в сейсмоопасных районах.
Опора сейсмостойкая состоит из двух корпусов 1 (нижний целевой), 2 (верхний составной), в которых выполнены вертикальные длинные овальные отверстия диаметром «D», шириной «Z» и длиной «l». Нижний корпус1 опоры охватывает верхний корпус 2 опоры (трубная, квадратная, крестовидная). При монтаже опоры верхняя часть корпуса 2 опоры поднимается до верхнего предела, фиксируется фрикци-болтами с контрольным натяжением, со стальной шпилькой болта, с пропиленным в ней пазом и предварительно забитым в шпильке обожженным медным клином. В стенке корпусов 1,2 маятниковой сейсмоизолирующей опоры перпендикулярно оси корпусов 1,2 опоры выполнено восемь или более длинных овальных отверстий, в которых установлен запирающий элемент-калиброванный фрикци –болт с забитым в паз стальной шпильки болта стопорным (тормозным) обожженным медным клином, с демпфирующей свинцовой шайбой и латунной втулкой (гильзой), (фигура 3).
В теле крестовиной, трубчатой, квадратной опоры, штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустимый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного фрикци - болта, проходящего через этот паз. В нижней части опоры, корпуса 1 выполнен фланец для фланцевого подвижного соединения с длинными овальными отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части корпуса 2 выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом, оборудованием, сооружением, мостом.
Сборка опоры заключается в том, что составной ( сборный) крестовидный, трубчатый, квадратный корпус сопрягается с монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной опорой, основного корпуса по подвижной посадке с фланцевыми фрикционно- подвижными соединениям (ФФПС). Паз крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, совмещают с поперечными отверстиями монолитной крестовидной, трубчатой, квадратной поверхностью фрикци-болта (высота опоры максимальна). После этого гайку 3 ( фигура 2) затягивают тарировочным ключом с контрольным натяжением до заданного усилия в зависимости от массы оборудования, моста, здания. Увеличение усилия затяжки гайки на фрикци-болтах приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие в крестообразной, трубчатой, квадратной опоре корпуса.
Величина усилия трения в сопряжении внутреннего и наружного корпусов для крестовидной, трубчатой, квадратной опоры зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) с контролируемым натяжением и для каждой конкретной конструкции сейсмоизолирующей маятниковой опоры (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально или расчетным машинным способом в ПК SCAD.
Сейсмоизолирующая опора установленная на свинцовом листе, сверху и снизу закреплена на фланцевых фрикционо-подвижных соединениях (ФФПС). Во время землетрясения или взрыве за счет трения между верхним и нижним корпусом опоры происходит поглощение сейсмической, вибрационной, взрывной энергии. Фрикционно- подвижные соединения состоят из демпферов сухого трения с энергопоглощающей гофрой и свинцовыми (возможен вариант использования 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.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения по свинцовой шайбе и свинцовому прокладочному тонкому листу .
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса оборудования, здания, сооружения, моста.
Сама составная опора выполнена крестовидной, квадратной (состоит из двух П-образных элементов) либо стаканчато-трубного вида с фланцевыми фрикционно - подвижными болтовыми соединениями.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с обожженными медными клиньями забитыми в пропиленный паз стальной шпильки, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие с контрольным натяжением.
Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса (массы) оборудования, сооружения, здания, моста, Расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Фрикци-болт, является энергопоглотителем пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается 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.
Втулка (гильза) фрикци-болта при землетрясении нагревается за счет трения между верхней составной и нижней целевой пластинами (фрагменты опоры) до температуры плавления и плавится, при этом поглощаются пиковые ускорения взрывной, сейсмической энергии и исключается разрушение оборудования, ЛЭП, опор электропередач, мостов, также исключается разрушение теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д.
Надежность friction-bolt на опорах сейсмоизолирующих маятниковых достигается путем обеспечения многокаскадного демпфирования при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на здание, сооружение, оборудование, которое устанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих опорах с фланцевыми фрикционно- подвижными соединениями (ФФПС) по изобретению "Опора сейсмостойкая" рег. № 2016102130 от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент), авторы: Андреев. Б.А. Коваленко А.И.
В основе фрикционного соединения на фрикци-болтах, ( поглотителя энергии), лежит принцип который, на научном языке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Использование фланцево- фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных соединениях с демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовыми зажимами), имеет пару структурных элементов, соединяющей эти структурные элементы со скольжением энергопоглащиющихся соединение, разной шероховатостью поверхностей, обладающие значительными фрикционными характеристики, с многокаскадным рассеиванием сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Совместное скольжение, включает зажимные средства на основе friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы, стремящейся вызвать такую, чтобы движение большой величины.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение) фрагментов фланцевого фрикционно-подвижного соединения ( ФФПС) сейсмоизолирующей маятниковой опоры (фрагментов опоры). Происходит скольжение стальных пластин опоры в продольных длинных овальных отверстиях нижней и верхней частях сейсмоизолирующей опоры, происходит поглощение энергии за счет трения (фрикционности) при сейсмической, ветровой, взрывной нагрузке, что позволяет перемещаться и раскачиваться сейсмоизоли-рующей маятниковой опоре с маятниковым эффектом с оборудованием, зданием, мостом, сооружением на расчетное допустимое перемещение.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения по свинцовым листам со свинцовыми шайбами и латунными втулками в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов для создания протяжного соединяя.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение) фрагментов фрикционно-подвижного соединения (ФПС) опоры (фрагменты опоры скользят по продольному овальному отверстию опоры), происходит поглощение энергии за счет трения между двумя стальными с разной шероховатостью пластинами при сейсмической, ветровой, взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться сейсмоизолирующей опоре с оборудованием на расчетное перемещение.
Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну сейсмическую нагрузку (9 баллов), либо на одну взрывную нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки необходимо заменить свинцовые шайбы, в паз шпильки демпфирующего узла крепления забить новые стопорные медные клинья, с помощью домкрата поднять, выровнять опору и затянуть болты на проектное натяжение.
При воздействии сейсмических, вибрационных, взрывных нагрузок превышающих силы трения в сопряжении в крестообразной, трубчатой, квадратной сейсмоизолирующей маятниковых опор , происходит сдвиг трущихся элементов типа шток, корпуса опоры, в пределах длины паза выполненного в составных частях нижней и верхней крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, без разрушения оборудования, здания, сооружения, моста.
Ознакомиться с инструкцией по применению фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) можно по ссылке: https://vimeo.com/123258523 http://youtube.com/watch?v=76EkkDHTvgM&feature=youtu.be
О характеристиках опоры сейсмоизлирующей (без раскрывания новизны технического решения) маятниковой сообщалось на научной XXVI Международной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций», 28.09 -30-09.2015, СПб ГАСУ: «Испытание математических моделей установленных на сейсмоизолирующих фланцевых фрикционно-подвижных соединениях (ФФПС) и их реализация в ПК SCAD Office» (руководитель испытательной лабораторией ОО "Сейсмофонд" (инж. Александр Иванович Коваленко) можно ознакомиться на сайте: http://www.youtube.com/watch?v=MwaYDUaFNOk https://youtu.be/MwaYDUaFNOk https://www.youtube.com/watch?v=GemYe2Pt2UU https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw https://www.youtube.com/watch?v=PmhfJoPlKUw https://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=2N0hp-3FAUs https://www.youtube.com/watch?v=eB1r8F7zkSw
https://www.youtube.com/watch?v=ulXjYw7fyJA https://www.youtube.com/watch?v=V7HKMKUujT4
Другие технические решения сейсмоизолирующей опоры описаны в полученном положительном решении на изобретение "Опора сейсмостойкая" Мкл. Е04H 9/02(работает на основе фланцевых фрикционно- подвижных соединений (ФФПС)) согласно заявке на изобретение № 2016102130/039003016 от 22.01.2016, авторы : Андреев Б.А., Коваленко А.И..
С решениями фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и демпфирующих узлов крепления (ДУК) (без раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться: dwg.ru, rutracker.org. www1.fips.ru. dissercat.comhttp://doc2all.ru, см. изобретения №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, № 4,094,111 US Structural steel building frame having resilient connectors, TW201400676 Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device (Тайвань).
С лабораторными испытаниями фланцевых фрикционно –подвижных соединений для опоры сейсмоизолирующей маятниковой в испытательном центре ОО «Сейсмофонд», адрес: 197371,СПб, а/я газета «Земля РОССИИ» (без раскрывания новизны технического решения) можно ознакомиться по ссылке :
http://www.youtube.com/my_videos?o=U https://www.youtube.com/watch?v=846q_badQzk https://www.youtube.com/watch?v=EM9zQmHdBSU https://www.youtube.com/watch?v=3Xz--TFGSYY https://www.youtube.com/watch?v=HTa1SzoTwBc https://www.youtube.com/watch?v=PlWoLu4Zbdk https://www.youtube.com/watch?v=f4eHILeJfnU https://www.youtube.com/watch?v=a6vnDSJtVjw
Р Е Ф Е Р А Т № 2016119967 /20(031416) от 21.07.2016
Опора сейсмоизолирующая маятниковая сейсмостойкая предназначена для защиты оборудования, сооружений, объектов, зданий от сейсмических, взрывных, вибрационных , неравномерных воздействий за счет использования фланцевых - фрикционно податливых соединений с целью повышения надежности соединения путем, за счет обеспечения многокаскадного демпфирования, при динамических, вибрационных, сейсмических, взрывных нагрузках при импульсных растягивающихся нагрузках .
Опора сейсмоизолирующая маятниковая , содержащая крестовидный, трубообразный, квадратный корпус -опору и сопряженный с ним подвижный узел с фланцево- фрикционно-подвижными соединениями закрепленный запорным элементом в виде протяжного соединения отличающийся тем, что в крестовидном, трубчатом, квадратном корпусе-опоре выполнено из нижнего крестовидного , трубчатого, квадратного замкнутого по периметру стальной опоры и верхнего составного внутреннего из двух или четырех частей, скользящего крестовидного , трубчатого , подвижного штока , сопряженное с нижней опорой, при этом верхняя составная крестовидная, трубчатая, квадратная фрикционно-подвижная часть штока зафиксирован запорным элементом в виде демпфирующего фрикци –болта с забитым в пропиленный паз шпильки с обожженным медным клином , выполненным в виде калиброванного болта фрикционного соединения работающего на растяжением с фрикционным соединением с контрольным натяжением , проходящего через поперечные длинные овальные отверстия корпуса крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, через вертикальный паз, выполненный в теле крестовидной, трубчатой, квадратной опоры и закрепленный гайкой контролируемым с заданным усилием натяжением, работающим на растяжением.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено восемь или более открытых паза с длинными овальными отверстиями которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза опоры-штока.
Увеличение усилия затяжки фрикци-болта приводит к уменьшению зазора корпуса, увеличению сил трения в сопряжении корпус-шток и к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения по свинцовому листу в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов и вставкой свинцовой шайбы и латунной гильзой в работу с фрикци-болтовым соединением для создания протяжного соединяя.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с вбитым обожженным медным клином в пропиленный паз стальной шпильки , натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилие фрикционным соединением с контрольным натяжением . Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного веса ( массы) оборудования, сооружения, здания, моста и расчетные усилия рассчитываются по СП 16.13330.2011 ( СНиП II -23-81* ) Стальные конструкции п. 14.4, Москва, 2011, ТКТ 45-5.04-274-2012 (02250), «Стальные конструкции» Правила расчет, Минск, 2013. п. 10.3.2
Сама составная сейсмоизолирующая маятниковая опора, выполнена крестовидной, о квадратной , либо стаканчата -трубного вида с фланцевыми, фрикционно - подвижными фрикци-болтовыми соединениями.
Фрикци-болт , это энергопоглотитель пиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощается взрывная, ветровая, сейсмическая, вибрационная энергию. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла на импульсные растягивающие нагрузки при землетрясений и взрывную от ударной воздушной волны. Фрикци –болт повышет надежность работы оборудования, сохраняет каркас здания, мосты, ЛЭП, магистральные трубопроводы, за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет протяжных фрикционных соединений, работающие на растяжением на фрикци- ботах, установленные в длинные овальных отверстиях, с контролируемым натяжением в протяжных соедиениях. ( ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) п. 10.3.2 стр. 74 , Минск, 2013, СП 16.13330.2011,СНиП II-23-81* п. 14.3- 15.2).
Втулка (гильза) фрикци-болта, нагреваясь до температуры плавления за счет трения, свинцовая шайба расплавляется, поглощает пиковые ускорения взрывной, сейсмической энергии, и исключает разрушения ЛЭП, опор электропередач, мостов, разрушении теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелого автотранспорта и вибрации от ж/д . Надежность friction-bolt на опорах сейсмоизолирующих маятниковых, достигается, путем обеспечения многокаскадного демпфирования, при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на здание, сооружение, оборудование, которое устанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих опорах, на фланцево-фрикционно- подвижных соединениях (ФФПС) по изобретению "Опора сейсмостойкая" рег. № 2016102130 от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент) Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И.
В основе фрикционного соединения на фрикци-болтах, ( поглотителя энергии), лежит принцип который, на научном языке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Использования фланцево- фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных соединениях с демпфирующими узлами крепления (ДУК с тросовым зажимом), имеет пару структурных элементов, соединяющей эти структурные элементы со скольжением энергопоглащиющихся соединение, разной шероховатостью поверхностей, обладающие значительными фрикционными характеристики, с многокаскадным рассеиванием сейсмической, взрывной, вибрационной энергии. Совместное скольжение, включает зажимные средства на основе friktion-bolt ( аналог американского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы, стремящейся вызвать такую, чтобы движение большой величины.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении, происходит перемещение (скольжение) фрагментов фланцево, фрикционно-подвижного соединения ( ФФПС), сейсмоизолирующей маятниковой опоры (фрагменты опоры) скользящие, по продольному длинным овальном отверстиям, нижней сейсмоизолирующей опоры. Происходит поглощение энергии, за счет трения ( фрикционности) сейсмической, ветровой, взрывной нагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиваться сейсмоизолирующей маятниковой опоре с оборудованием, зданием, мостом, сооружением на расчетное допустимое перемещение. Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну, два землетрясения или взрывные, вибрационные нагрузки, либо на одну взрывную нагрузку от ударной взрывной волны.
После взрывной или сейсмической нагрузки, необходимо заменить свинцовые смятые шайбы, в паз шпильки демпфирующего узла крепления забить новые стопорные обожженные медные клинья, с помощью домкрата поднять и выровнять опору, оборудование, сооружение, здание, мост и затянуть болты на проектное, фрикционное соединение, работающее на растяжением с контрольным натяжением восстановленного протяжного соединения.
Формула № 2016119967 /20(031416) от 21.07.2016
Опора сейсмоизолирующая маятниковая, повышенной надежности с улучшенными демпфирующими свойствами, содержащая крестовидный, трубообразный, квадратный корпус -опору и сопряженный с ним подвижный узел с фланцевыми фрикционно-подвижными соединениями, закрепленные запорными элементами в виде протяжного соединения отличающийся тем, что с целью повышения надежности опоры корпус опоры выполнен сборным и выполнен с круглым и квадратным сечением и состоит из нижней целевой части и сборной верхней части подвижной в вертикальном направле-нии с маятниковым эффектом, которые соединены между собой с помощью фрикцион-но-подвижных соединений с контрольным натяжением фрикци-болтов, расположенных в длинных овальных отверстиях, при этом пластины-лапы верхнего и нижнего корпуса расположены на свинцовом листе и крепятся фрикци-болтами с медным клином или тросовым зажимом во втулке, расположенной в коротком овальном отверстии верха и низа корпуса опоры.
Опора сейсмоизолирующая маятниковая № 2016119967 /20(031416) от
Изобретение " ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ", патент № 165076 опубликовано в бюллетене изобретений № 28 от 10.10.2016 МПК Е04Н 9/02
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
165076
(13)
U1
(51) МПК
E04H9/02 (2006.01)
(12) ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ
Статус: по данным на 07.12.2016 - действует
(21), (22) Заявка: 2016102130/03, 22.01.2016
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
22.01.2016
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 22.01.2016
(45) Опубликовано: 10.10.2016
Адрес для переписки:
197371, Санкт-Петербург, а/я газета "Земля РОССИИ" , Коваленко Александр Иванович
(72) Автор(ы):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Андреев Борис Александрович (RU),
Коваленко Александр Иванович (RU)
(54) ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ
Формула полезной модели № 165076
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 вкорпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза, длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза штока.
Заявка на изобретение Энергопоглошающаяся опора сейсмостойкая сейсмоизолирующая
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром « D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 по подвижной посадке, например Н9/f9. В стенке корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен калиброванный болт 3.Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «z» и длиной «l». В штоке вдоль оси выполнен продольный (глухой) паз длиной «h» (допустимый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного болта 3 , проходящего через паз штока.
В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2 выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том, что шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом 3 , с шайбами 4, на который с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к уменьшению зазоров « z» корпуса и увеличению усилия сдвига в сопряжении отверстие корпуса-цилиндр штока. Зависимость усилия трения в сопряжении корпус-шток от величины усилия затяжки гайки(болта) определяется для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей и др.) экспериментально
Е04Н9/02
Опора сейсмостойкая
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и оборудования от сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливых соединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например Болтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU 1174616 , F15B5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладках выполнены овальные отверстия через которые пропущены болты, объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузках силы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края овальных отверстий после чего соединения работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упора в края овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затем происходит разрушение соединения за счет смятия листов и среза болтов. Недостатками известного являются: ограничение демпфирования по направлению воздействия только по горизонтали и вдоль овальных отверстий; а также неопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также Устройство для фрикционного демпфирования антиветровых и антисейсмических воздействий по Патенту TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и несколько внешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и наружными поверхностями сегментов.
Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы-болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг относительно друга.
Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданном положении. Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает ветровые нагрузки но, при возникновении сейсмических нагрузок, превышающих расчетные силы трения в сопряжениях, смещается от своего начального положения, при этом сохраняет конструкцию без разрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большого количества сопрягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного сопряжения отверстие корпуса-цилиндр штока, а также повышение точности расчета.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что опора сейсмостойкая выполнена из двух частей: нижней-корпуса, закрепленного на фундаменте и верхней-штока, установленного с возможностью перемещения вдоль общей оси и с возможностью ограничения перемещения за счет деформации корпуса под действием запорного элемента. В корпусе выполнено центральное отверстие, сопрягаемое с цилиндрической поверхностью штока, и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси) в которые устанавливают запирающий элемент-болт. Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнены два открытых паза, которые обеспечивают корпусу возможность деформироваться в радиальном направлении.
В теле штока, вдоль центральной оси, выполнен паз ширина которого соответствует диаметру запирающего элемента (болта), а длина соответствует заданному перемещению штока. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряжении шток-отверстие корпуса, а продольные пазы обеспечивают возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможного перемещения в состояние «запирания» с возможностью перемещения только под сейсмической нагрузкой.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез А-А (фиг.2); на фиг.2 изображен поперечный разрез Б-Б (фиг.1); на фиг.3 изображен разрез В-В (фиг.1); на фиг.4 изображен выносной элемент 1 (фиг.2) в увеличенном масштабе.
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстие диаметром «D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 предварительно по подвижной посадке, например H7/f7.
В стенке корпуса перпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которых установлен запирающий элемент-калиброванный болт 3. Кроме того, вдоль оси отверстия корпуса, выполнены два паза шириной «Z» и длиной «l». В теле штока вдоль оси выполнен продольный глухой паз длиной «h» (допустмый ход штока) соответствующий по ширине диаметру калиброванного болта, проходящего через этот паз. В нижней части корпуса 1 выполнен фланец с отверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части штока 2 выполнен фланец для сопряжения с защищаемым объектом. Сборка опоры заключается в том, что шток 2 сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброванным болтом 3, с шайбами 4, нас предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток и корпус в положении при котором нижняя поверхность паза штока контактирует с поверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5 затягивают тарировочным ключом до заданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта) приводит к деформации корпуса и уменьшению зазоров от «Z» до «Z1» в корпусе, что в свою очередь приводит к увеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие корпуса – цилиндр штока. Величина усилия трения в сопряжении корпус-шток зависит от величины усилия затяжки гайки (болта) и для каждой конкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. При воздействии сейсмических нагрузок превышающих силы трения в сопряжении корпус-шток, происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без разрушения конструкции.
Формула (черновик) Е04Н9 изобртения 165076
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный с ним подвижный узел (…) закрепленный запорным элементом отличающийся тем, что в корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью штока, при этом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штока и закрепленный гайкой с заданным усилием, кроме того вкорпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза длина которых, от торца корпуса, больше расстояния до нижней точки паза штока.
Литература.
1. Гладштейн Л. И. Высокопрочные болты для строительных стальных конструкций с контролем натяжения по срезу торцевого элемента / Л. И. Гладштейн, В. М. Бабушкин, Б. Ф. Какулия, Р. В. Гафу- ров // Тр. ЦНИИПСК им. Мельникова. Промышленное и гражданское строительство. - 2008. - № 5. - С. 11-13.
2. Ростовых Г. Н. И все-таки они крутятся! / Г. Н. Ростовых // Крепеж, клеи, инструмент и...- 2014. - № 3. - С. 41-45.
3. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*.
4. СТП 006-97. Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов.
5. ТУ 1282-162-02494680-2007. Болты высокопрочные с гарантированным моментом затяжки резьбовых соединений для строительных стальных конструкций / ЦНИИПСК им. Мельникова.
References
1. Gladshteyn L. I., Babushkin V. M., Kakuliya B. F. & Gafurov R. V. Trudy TsNIIPSK im. Melnikova. Pro- myshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo - Proc. of the Melnikov Construction Metal Structures Institute. Industrial and Civil Construction, 2008, no. 5, pp. 11-13.
2. Rostovykh G. N. Krepezh, klei, instrument i... - Bolting, Glue, Tools and... 2014, no. 3, pp. 41-45.
3. Mosty i truby [Bridges and Pipes]. SP 35.13330. 2011. Updated version of SNiP 2.05.03-84*.
4. Ustroystvo soyedineniy na vysokoprochnykh boltakh v stalnykh konstruktsiyakh mostov [Setting up High-Strength Bolt Connections in Steel Constructions of Bridges]. STP 006-97.
5. Bolty vysokoprochnyye s garantirovannym mo- mentom zatyazhki rezbovykh soyedineniy dlya stroitel- nykh stalnykh konstruktsiy [High-Strength Bolts with Guaranteed Fixing Torque of Screw Joints for Construction Steel Structures]. TU 1282-162-02494680-2007. Melnikov Construction Metal Structures Institute.
1. Строительные нормы и правила, глава СниП П-23-81. Нормы проектирования / Стальные конструкции. - М.: Стройиздат, 1982. - С. 40 - 41.
2. Стрелецкий Н.Н. Повышение эффективности монтажных соединений на высокопрочных болтах / Сб. тр. ЦНИИПСК, вып. 19. - М.: Стройиздат, 1977. - С. 93-110.
3. Лукьяненко Е.П., Рабер Л.М. Совершенствование методов подготовки соприкасающихся поверхностей соединений на высокопрочных болтах // Бущвництво Украши. - 2006. - № 7. - С. 36-37
4. АС. № 1707317 (СССР) Сдвигоустойчи- вое соединение / Вишневский И. И., Кострица Ю.С., Лукьяненко Е.П., Рабер Л.М. и др. - Заявл. 04.01.1990; опубл. 23.01.1992, Бюл. № 3.
5. Пат. 40190 А. Украша, МПК G01N19/02, F16B35/04. Пристрш для випрювання сил тертя спокою по дотичних поверхнях болтового зсувос- тшкого з 'езнання з одшею площиною тертя / Рабер Л.М.; заявник iпатентовласник Нацюнальна металургшна акадспя Украши. - № 2000105588; заявл. 02.10.2000; опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6.
6. Пат. 2148805 РФ, МПК7G01 L5/24. Способ определения коэффициента закручивания резьбового соединения / Рабер Л.М., Кондратов В.В., Хусид Р.Г., Миролюбов Ю.П.; заявитель и патентообладатель Рабер Л.М., Кондратов В.В., Хусид Р.Г., Миролюбов Ю.П. - № 97120444/28; заявл. 26.11.1997; опубл. 10.05.2000, Бюл. № 13.
Рабер Л. М. Использование метода предельных состояний для оценки затяжки высокопрочных болтов // Металлург, и горноруд. пром-сть. - 2006. -№ 5. - С. 96-98
1. Журнал «Сельское строительство» № 9/95 стр.30 «Отвести опасность», А.И.Коваленко
2. Журнал «Жилищное строительство» № 4/95 стр.18 «Использование сейсмоизолирующего пояса для существующих зданий», А.И.Коваленко
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95 стр.13 «Сейсмоизоляция малоэтажных жилых зданий»,
4. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 4/95 стр. 24-25 «Сейсмоизоляция малоэтажных зданий»,
5. Российская газета от 26.07.95 стр.3 «Секреты сейсмостойкости». А.И.Коваленко
6. Российская газета от 11.06.95 «Землетрясение: предсказание на завтра», А.И.Коваленко8
7. Газета «Земля России» за октябрь 1998 стр. 3 «Уникальные технологии возведения фундаментов без заглубления – дом на грунте. Строительство на пучинистых и просадочных грунтах»
8. Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организации инженеров «Сейсмофонд» – Фонда «Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
9. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве» № 11/95 стр. 25 «Датчик регистрации электромагнитных волн, предупреждающий о землетрясении - гарантия сохранения вашей жизни!»
Библиография
[1] Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 №190-ФЗ
[2] Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»
[3] Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
[4] Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»
[5] Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности сооружений»
[6] BS EN 1998-1:2004. English version. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. European Committee for Standartization. This British Standard was published under the authority of the Standards Policy and Strategy Committee on 8 April 2005. 233 p.
[7] International Building Code. IBC 2012. Standard published 05/01/2011 by International Code Council. p. 690.
[8] Проектирование сейсмостойких зданий. Часть: Сейсмоизолирующие фундаменты. Общие положения. НТП РК Х.ХХ-ХХ-ХХ-ХХХХ (Проект). Казахстан, Астана. 2013. 83 с.
Ссылки новых испытаний фрикционно –подвижных соединений (ФПС) для крепления оборудования от 16 марта 2018г. в испытательном центре «ПКТИ-СтройТЕСТ», адрес: 197341, СПб, Афонская ул., д. 2.
https://youtu.be/3YAvegl0wCY https://youtu.be/ZfhEKZ3Q4RE https://www.youtube.com/watch?v=pN4Yab9Ye9c
https://www.youtube.com/watch?v=3YAvegl0wCY https://youtu.be/3YAvegl0wCY https://youtu.be/ZfhEKZ3Q4RE
https://www.youtube.com/watch?v=AwgPS3Z_KUg https://youtu.be/AwgPS3Z_KUg
https://www.youtube.com/watch?v=7QW_G1uCtT8 https://youtu.be/7QW_G1uCtT8
Зам. президента ОО «Сейсмофонд», аттестат аккредитации СРО «НИПИ ЦЕНСТРОЙПРОЕКТ» № 0223.01-2010-2010000211-П-29 от 27.03.2012 http://www.npnardo.ru/news_36.htm и СРО «ИНЖГЕОТЕХ» № 060-2010-2014000780-И-12, выдано 28.04.2010 г. http://nasgage.ru/skype: skype: kiainformburo т/ф (999) 535-47-29 Коваленко А.И.
Главный конструктор испытательной лаборатории ОО «Сейсмофонд" Свидетельство СРО «НИПИ ЦЕНСТРОЙПРОЕКТ» № 0223.01-2010-2010000211-П-29 от 27.03.2012 и СРО «ИНЖГЕОТЕХ» № 060-2010-2014000780-И-12, выдано 28.04.2010 zemlyarossii@bigmir.net т ( 911) 190-46-36 Коваленко А.И.
Научные консультанты : Научн. конс. д.т.н., проф. ПГУПС, oooseismofond@inbox.ru Уздин А.М
Копия аттестата испытательной лаборатории ПГУПС № SP01.01.406.045 от 27.05.2014, действ 27.05.2019 прилагается к протоколу испытаний ОО "Сейсмофонд" на сейсмостойкость и сейсмоустойчивость
Научный консультант дтн, проф СПб ГАСУ (921) 871-83-96, (952) 229-47-76 Темнов В.Г.
Копия аттестата испытательной лаборатории СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015 прилагается к протоколу испытаний на сейсмостойкость и сейсмоустойчивость
Научный консультант, заместитель директора КНИИ РАН, д.т.н., профессор ФГБОУ ВПО имени академика
М.Д. Миллионщикова», президент ОО «Сейсмофонд» ooseismofond@bigmir.net т ( 921) 407 -13-67 т (999) 535-47-29 Х.Н.Мажиев