Оценка сейсмостойкости здания с сейсмозащитой в виде маятниковых сейсмоизолирующих опор с применением упруго -


Оценкасейсмостойкостизданияс сейсмозащитойв видемаятниковых сейсмоизолирующихопор с применениемупруго -фрикционныхсистем (УФС)
и фрикционно -подвижных соединений(ФПС) ,разработанныхпроф . дтнПГУПСУздиным А. М. согласноизобретениям: №№ 1143895,1168755,1174616
УДК 624 072профдтн А.М. УздинКоваленкоА.И., ЕлисееваИ.А Андреева Е.И.ooseismofond@list.ruskype: seismic_russkype: ooseismofond_1seismofond.ruzemlyarossii@bigmir.net
197371, СПб,а/я газета "Земля РОССИИ"(968) 185-49-83,( 921) 407-13-67 , (952) 229-47-76
ОГРН : 1022000000824
Конструкция,расчет, экспериментпо применениюупруго-фрикционных систем, д.т.н., профессора ПГУПСА.М. Уздина,и конструкторские разработкиинженеров общественной организации"Сейсмофонд"И.А. Елисеевой,Е.И.Коваленко,А.И.Коваленкоskype:seismic-russkype:ooseismofond-1ooseosmofond@list.ru
Ключевые слова сейсмоизоляция; сейсмоопоры: демпфирование; сейсмоиспытания: динамический расчет,фрикционно-подвижные соединения,упруго-фрикционные системы
Введение
Одной из серьезнейших задач в вопросе зашиты от ударно-вибрационных нагрузок является задача создания сейсмоизолирующих систем за счетпримененияупруго-фрикционных систем,состоящих из ряда сейсмоизолирующих опор и защищающих сооружение от воздействия землетрясений. Сейсмоизолирующие системы и фрикционно-подвижные соедиения (ФПС), идея и применение которых восходит к началу прошлого века, стали интенсивно применяться в строительстве с 1970-90 гг в Новой Зеландии, Японии, Италии, Китае, СШАив СССР.
Освещены вопросы применения различных систем активной сейсмозащиты, в т.ч. маятниковыхсейсмостойкихтелескопическихопорс упругимифрикционнымисистемами (УФС), для защиты от землетрясений зданий и сооружений, расположенных в сейсмически опасных районах.
Рассмотрен линейно-спектральный расчет железобетонного здания с применением системы активной сейсмоизоляции в виде опор сейсмоизолирующихмаятниковых, телескопических(ОСМТ) и без нее в программном комплексе SCAD. Произведен сравнительный анализ результатов расчета и испытания математических моделей в ПК SCAD.
Ключевые слова: линейно-спектральный метод,сейсмоиизолирующихмаятниковых телескопических опор (СМТО) , сейсмозащита, сейсмоизоляция, сейсмическое воздействие, железобетон.
Рис.1. Классификация систем с повышенными диссипативнымихарактеристиками
Па классификации систем активной сейсмозащитыоборудования и сооружений:
- сейсмоизоляция,
- адаптивные
- с повышенным демпфированием,- с динамическими гасителями
УПС ( упруго пластических систем )и УФС (упруго фрикционных систем)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 ).
Для защиты от землетрясений зданий и сооружений, расположенных в сейсмически опасных районах, применяются различные системы активной сейсмозащиты, в т.ч. маятниковыетелескопическиесейсмостойкие опоры (МТСО) [1].
В данной работе исследуется эффективность применения сейсмоизолирующихсейсмостойкихопор, патент № 165076 "Опора сейсмостойкая" c использованием изобретений проф, дтн ПГУПС Уздина А М№№ 1143895, 1168755, 1174616 .Производится расчет и сравнительный анализ результатов расчетамалоэтажногоздания на сейсмическое воздействие.
Расчет здания производился линейно-спектральным методом в двух постановках:
здание без системы активной сейсмозащиты; здание с активной сейсмозащитой в виде маятниковыхсейсмоизолирующих телескопических опор(МСТО)с применениемупругофрикционных систем разработанныхпроф . дтнПГУПСУздиным А М( изобретения №№ 1143895,1168755,1174616 )
В данной статье рассмотрена новая сейсмоизолирующая система, одним из разработчиков которой являетсяпроф. дтн ПГУПСУздин А М . Основное внимание далее уделяется методам расчета и испытаний этих упруго-фрикционныхсистем, т.к. только совместное применение этих средств анализа позволяет установить эффективность конструктивных решений. Следует отметить, что предлагаемые ниже методы расчетного анализа описывают ряд нелинейных свойств сейсмоизолирующих систем, которые не учитывались ранее.
Сейсмоизоляция осуществляется на базе следующих принципов:
а)собственная частота системы «защищаемый объект - сейсмоизоляция» должна быть существенно ниже основных энергосодержащих частот внешнего воздействия (что приводит к фильтрации высоких частот):
б)демпфирование в сейсмоизолирующих системах должно быть достаточно высоким, чтобы исключить резонансные явления (т.е. исключить значительное увеличение амплитуды колебаний, если произойдет совладение частот воздействия и системы):
в)в сейсмоизолирующих системах могут быть применены элементы, ограничивающие уровень усилия, передаваемого на защищаемый объект (это пластически деформируемые или фрикционные элементы).
Обычно сейсмоизолирующая система состоит из различным образом скомпонованных сейсмоизолирующих опор. Проблемам создания различных видов сейсмоизолирующих опор и методам их расчета посвящено очень большое количество исследований и публикаций. Наибольший вклад в решение проблемы сейсмоизоляции внесли Д. Келли [1). У. Робинсон [2]. Р. Скиннер [3]. А. Мартелли [4J. М. Хигашино. С.Окомото [5]. А.Чопра [6]. Из отечественных ученых следует указать OA. Савинова [7]. Я.М. Айзенберга [8], С.В. Полякова [9] .T.A. Белаш. A.M. Уздина [10). Ю.Д. Черелинского (11]. А.В. Курзанова. В.В. Назина.
Существует целый ряд зарубежных фирм, которые на основе вышеуказанных принципов разрабатывают и изготавливают сейсмоизолирующие системы очень разнообразной номенклатуры и высокого качества. В последнее время был разработан и рад вариантов отечественных сейсмоизолирующих систем [12]. [13].
Конструкции сейсмоизолирующих опор
Вышеуказанные сейсмоизолирующие системы согласноизобретения полезная модель № 165076 "Опора сейсмостойкая" (опубликовано Бюл№ 28от 10.10.2016) состоят из сейсмоизолирующих опор опорного и опорно-маятникового типа. В выполненных разработках различным образом скомпонованы упругие и пластически деформируемые устройства.
Эффективность разработанных вариантов сейсмоизолирующих опор была проанализирована на основе многочисленных расчетов, технологического и экономического анализа, а также характеристик надежности. В результате для изготовления экспериментального образца и проведения испытаний, как наиболее перспективная, была выбрана конструкция опорно-маятниковой сейсмоизолирующей опоры, представленная на рис. 1.
Маятниковые сейсмоизлирующие опоры. Конструкция, расчет, эксперимент
1 - спорная телескопическаяопора соединенная с фундаментом на фрикци -болту с пропиленным пазоми забитым медным энергопоглощающимобожженным клином .
Методики исследования динамики сейсмоизолированногосооружения на упруго-фрикционных системах проф. дтн ПГУПС А.М.Уздина
Ниже рассматриваются методики расчета динамики сейсмоизолированных сооружений. Эти методики позволяют провести анализ эффективности сейсмоизолируюших систем на основе иерархической системы математических моделей.
Первый уровень иерархии - нелинейная динамическая модель с одной степенью свободы [5]. Расчетная схема сооружения, расположенного на маятниковых сейсмоизолируюших опорах (рис. 1), приведена на рис. 2.
Рисунок 2. Квадратная сейсмоизолирующая маятниковая телескопическаяопора на фрикционно -подвижных соединенияхпроф. дтн ПГУПС А.М.Уздина
Обычно сложной задачей является поиск силовой характеристики пластического демпферав видефрикционно -подвижных соединениях (ФПС) . Такая характеристика может быть найдена с помощью универсальных программных комплексов, например, с помощью ПК SCAD илиANSYS. Однако, проектный анализ диктует необходимость использования более оперативных методик расчета. При использовании в вышеуказанных моделях (1). (5) билинейной силовой характеристики пластического демпфера, нужно определить лишь 3 параметра этой характеристики.
Маятниковые сейсмоиэдлирующие опоры. Конструкция, расчет, экспериментсейсмоизолирующей телескопическойопоре.
Эти зависимости позволяют задавать силовые характеристики упруго-фрикционных систем в безразмерной форме, что существенно облегчает поиск их оптимальных параметров.
По всем трем моделямбыл выполнен ряд расчетов малоэтажногоздания, расположенного на маятниковой сейсмоизолирующей системе -опоресейсмостойкой ( патент № 165 076 Е 04 Р 9/02 ) . Расчеты проводились на действие трех различных возмущений разной частотности. Уровень этих возмущений соответствовал 9-ти бальному землетрясению. Было установлено, что результаты расчетов по балочной и объемной конечно-элементной схеме по уровню перемещений и ускорений отличаются примерно на 10 %. Разница между теми же параметрами в конечно- элементной модели и системе с одной степенью свободы составляет около 20% [17]. Хорошая точность системы с одной степенью свободы объясняется тем. что сейсмоизолированнов здание при расчете на сейсмическое воздействие ведет себя как твердое тело, а нелинейность модели полностью сосредоточена в сейсмоизолирующем слое на сейсмоизолирующихмаятниковых опорах ( заявка на изобретение№2016119967/20 9031416 от 21.07. 2016"Опора сейсмоизолирующая маятниковая" ). Поэтому для дальнейшего анализа была выбрана система с одной степенью свободы как наиболее эффективная для выбора проектных решений и поиска рациональных параметров.
Выбор конструктивных параметров сейсмоизолирующих опор порезультатам расчетов
С использованием модели с одной степенью свободы (рис. 2) была проведена серия расчетов с варьированием параметров этой модели в ПК SCAD. Расчеты проводились на действие 100 различных воздействий. В результате анализа этих расчетов были выбраны конструктивные параметры сейсмоизолирующих опор. Выбранные конструктивные параметры создают собственную частоту маятниковой системы и усилия в пластических демпферах для упруго -фрикционныхсистемах .
Испытания сейсмоизолирующих опорсеисмоиспытании проводились в ПК CSAD
Существующие средства и методикипроведения описаны в Сейсмические макета здания сейсмоизоляции рассмотренных маятниковых проводились сейсмоплатформе в ПК SCAD
Основные результаты этих экспериментов указаны ниже: максимальные ускорения приведены насайте seismofond.ru
Заключение
1. Выполненный расчетно-экспериювнтальной анализ показывает работоспособность и эффективность сейсмоизолирующей фрикционно -подвижнойсистемы, состоящей из представленных на рисунке 1 маятниковых сейсмоизолирующих телескопических опорах по заявке на изобретение " 2016119967/20 (031416)"Опора сейсмоизолирующая маятниковая" от 21.07.2016ФИПС.
2. Предложенные сейсмоизолирующие упруго -фрикционные системы могут быть применены для защиты от землетрясений:
• гражданских зданий и промышленных объектов;
• нефтедобывающих платформ, ведущих добычу на шельфе;
• культурных и спортивных центров и т.п.
Эффективность применения систем активной сейсмозащиты с применением упруго-фрикционных систем , в частности опора сейсмоизолирующая маятниковая ( заявка №2016119967/20 (031416) от23.05.2016от ОО "Сейсмофонд" "Опора сейсмоизолирующая маятниковая", в каждом конкретном случае должна подтверждаться всесторонним расчетным обоснованием [8, 9] . Расчеты должны производиться, в т.ч. во временной области с учетом геометрической, физической и конструктивной нелинейностей. При этом необходимо учитывать совместную работу конструкций здания с грунтами основания.
В заключение можно сделать вывод, что конструкторско - технологические системыи фрикционно-подвижныесоединения(ФПС)супругимиподвижными соединениями(УПС) 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, асама сейсмоизолирующаямаятниковаяопора , активно используется за рубежом в Таиланде .
Патенттайланда№TW201400676 (A) ? 2014-01-01 Restraintanti-windandanti-seismicfrictiondampingdevice(Тайвань)
Ссылканаэтустраницу
TW201400676 (A) - Restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device
Изобретатель(и):
CHANGCHIEN JIA-SHANG?[TW] +
Заявитель(и):
CHANGCHIEN JIA-SHANG?[TW] +
Индекс(ы) по классификации:
- международной (МПК):
E04B1/98; F16F15/10
- cooperative:
Номер заявки:
TW20120121816 20120618
Номера приоритетных документов:
TW20120121816 20120618
Реферат документаTW201400676(A)Перевести этот текст Tooltip
The present invention relates to a restraint anti-wind and anti-seismic friction damping device, which comprises main axial base, supporting cushion block, a plurality of frictional damping segments, and a plurality of outer covering plates. The main axial base is radially protruded with plural wings from the axial center thereof to the external. Those wings are provided with a longitudinal trench, respectively. The supporting cushion block is arranged between every two wings. The friction damping segments are fitted between the wing and the supporting cushion block. The outer covering plates are arranged in an orientation perpendicular to the protruding direction of the wing at the outmost of the overall device. Besides, a locking element passes through and securely lock the two outer covering plates relative to each other; in the meantime, m the locking element may pass through one supporting cushion block, one friction damping segment, the longitudinal trench of one wing, the other friction damping segment and the other supporting cushion block in sequence. The main axial base and those outer covering plates can be fixed to two adjacent constructions at one end thereof, respectively. As a result, as wind force or force of vibration is exerted on the two constructions to allow the main axial base and the outer covering plates to relatively displace, plural sliding friction interfaces may be generated by the friction damping segments fitted on both sides of each wing so as to substantially increase the designed capacity of the damping device.
Изобретение№2010136746: (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ С ИС-ПОЛЬЗОВАНИЕМ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ И ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИС-ПОЛЬЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННОСТИ И СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ№2010136746
(57) Формула изобретения
1. Способ защиты здания от разрушений при взрыве или землетрясении, включающий выполнение проема/проемов рассчитанной площади для снижения до допустимой величины взрывного давления, возникающего во взрывоопасных помещениях при аварийных внутренних взрывах, отличающийся тем, что в объеме каждого проема организуют зону, представленную в виде одной или нескольких полостей, ограниченных эластичным огнестойким материалом и установленных на легкосбрасываемых фрикционных соединениях при избыточном давлении воздухом и землетрясении, при этом обеспечивают плотную посадку полости/полостей во всем объеме проема, а в момент взрыва и землетрясения под действием взрывного давления обеспечивают изгибающий момент полости/полостей и осуществляют их выброс из проема и соскальзывают с болтового соединения за счет ослабленной подпиленной гайки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что «сэндвич»-панели, щитовые панели смонтированы на высокоподатливых с высокой степенью подвижности фрикционных, скользящих соединениях с сухим трением с включением в работу фрикционных гибких стальных затяжек диафрагм жесткости, состоящих из стальных регулируемых натяжений затяжек сухим трением и повышенной подвижности, позволяющие перемещаться перекрытиям и «сэндвич»-панелям в горизонтали в районе перекрытия 115 мм, т.е. до 12 см, по максимальному отклонению от вертикали 65 мм, т.е. до 7 см (подъем пятки на уровне фундамента), не подвергая разрушению и обрушению конструкции при аварийных взрывах и сильных землетрясениях.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждая «сэндвич»-панель крепится на сдвигоустойчивых соединениях со свинцовой, медной или зубчатой шайбой, которая распределяет одинаковое напряжение на все четыре-восемь гаек и способствует одновременному поглощению сейсмической и взрывной энергии, не позволяя разрушиться основным несущим конструкциям здания, уменьшая вес здания и амплитуду колебания здания.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет новой конструкции сдвигоустойчивого податливого соединения на шарнирных узлах и гибких диафрагмах «сэндвич»-панели могут монтироваться как самонесущие без стального каркаса для малоэтажных зданий и сооружений.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что система демпфирования и фрикционности и поглощения сейсмической энергии может определить величину горизонтального и вертикального перемещения «сэндвич»-панели и определить ее несущую способность при землетрясении или взрыве прямо на строительной площадке, пригрузив «сэндвич»-панель и создавая расчетное перемещение по вертикали лебедкой с испытанием на сдвиг и перемещение до землетрясения и аварийного взрыва прямо при монтаже здания и сооружения.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что расчетные опасные перемещения определяются, проверяются и затем испытываются на программном комплексе ВК SCAD 7/31 r5, ABAQUS 6.9, MONOMAX 4.2, ANSYS, PLAKSIS, STARKES 2006, SoliddWorks 2008, Ing+2006, FondationPL 3d, SivilFem 10, STAAD.Pro, а затем на испытательном стенде при объектном строительном полигоне прямо на строительной площадке испытываются фрагменты и узлы, и проверяются экспериментальным путем допустимые расчетные перемещения строительных конструкций (стеновых «сэндвич»-панелей, щитовых деревянных панелей, колонн, перекрытий, перегородок) на возможные при аварийном взрыве и при землетрясении более 9 баллов перемещение по методике разработанной испытательным центромОО"Сейсмофонд» - «Защита и безопасностьгородов».
Прилабораторныхиспытаниях математических моделей узловфрикционо -подвижных соединенийобщественная организация"Сейсмофонд",применялкак традиционных так и новейших строительных материалов; гибкая технология изготовления сборных изделий; сборка несущего каркаса с использованиемупруго-фрикционныхсистем ; высокая скорость возведения зданий на фрикционно-подвижных соедиениях; обеспечение максимальной вариабельности объемно-планировочных решений в зависимости от требований заказчика; возможность выпуска различных комплектов сборных изделий с набором крепежных с диссипативнымихарактеристиками, для сборки здания силами застройщикас применением упруго-фрикционных ситем
Выбор данного средства сейсмозащиты и его реализация в конструкторско-технологическойсистеме ( КТС), нафрикционно-подвижныхсоединениях ( ФПС)с использованием антисейсмическихфланцевыхфрикционно-подвижных соединений для трубопроводов" ( заявка на изобретение № 2018105803/20 90088440, дата поступления в ФИПС -Роспатент 15.02.2018"антисейсмическое фланцевое фрикционно-подвижное соединение трубопроводов", должны быть обоснованы как расчётно-теоретическими исследованиями, так и лабораторноематематическое испытание имоделирование крепления оборудования и сейсмоизоляции на сейсмоизолирующих опорахи натурными испытаниями опытных стендов с использованием вибрационных или сейсмовзрывных воздействий. Это позволит установить факторы ответственные за эффективность и надежность выбранного средства взрывопожарозащиты,виброзащиты,сейсмозащиты, и обеспечит сейсмостойкость и взрывостойкостьсооружения и инженерной инфраструктуры при возможных сейсмических воздействиях и воздействияхвзрывной ударнойвоздушной волны илипри техногенных катастрофах.
Ознакомится с инструкция по применениюФПС можно по ссылкеhttps://vimeo.com/123258523http://youtube.com/watch?v=76EkkDHTvgM&feature=youtu.behttp://my.mail.ru/mail/197371/video/_myvideo/42.htmlhttps://vimeo.com/123258523https://vimeo.com/124118260
Литература
1. Kelly J. М. Earthquake resistant des-gn vwth rubber London; Spr*>ge<-Vef1.. 1997. 243 p.
2. Skuvef R. I. Antraduction to seismic Isolation. New Zeland; Joftn WAey & Sons. 1993. 3S3 p.
3. Sktfwef R. I.. Robinson W. H.. McVefry G. H. An Production to seism>c Isolation. New York: Wrfey. 2003. 398 p.
4. MarteHi A.. Fomy M. Seism* isolation: present appfc-caton and perspectives // International Workshop On Base Isolated H;#w*se Buifctags. Yerevan. Агтеля; 2006. Pp.1-26.
5. Masahiko Hlgashino. Shm Okamoto. Response Controt and Seismic Isolation of Buildings. New York Taylor & Francis. 2006.484 p.
6. Спорна A. K. Dynanvc of structures. Theory and Applications to Earthquake Engineering. New Jersey. Prentice-Hall, 2006. 794 p.
7. Савинов О. А. Сейсмоиэопяция сооружений 0 Избранные статьи и доклады. Динамические проблемы строительной механики. СПб.. 1993. С. 155-178.
8. Айзенберг Я. М. Сейсмоиж>ляция высоких зданий // Се-исмостойкое строительство. Безопасность сооружений. Выл 1. 2004. С. 28-32.
9. Поляков С. В.. Кипимник Л. Ш.. Солдатоеа Л. А. Опыт возведения здании с сейсмоиюлирующим скользящим поясом в фундаменте. М: Стройиздат. 1984. 31с.
Ю.Уздин А. М.. Долгая А. А Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизолирующих фундаментов. М.; ВНИИНТПИ. 1997. 76 с.
11. Черепинский Ю. Д., Жунусов Т. Ж.. Горвиц И. Г. Активная зашита зданий и сооружении. Алма-Ата ; Каз. НИИНТИ. 1985.34с.
12. Беляев В. С.. Гуськов В Д.. Долбенков В. Г.. Рутман Ю. Л. Устройства для сейсмомзоляции зданий, промышленных объектов и их оборудования // Вестник ИНЖЭКОНА 2007. № 6<19>. С. 114-121.
13. ГусьховВ. Д.. Рутман Ю. Л.. Ходасевич К. Б. Новью виды маятниковых и опорных систем сейсмоизоляции зданий, промышпенных объектов и их оборудования.»/ Вестник ИНЖЭКОНА. 2008. №8(27). С. 61-63.
14. Рутман Ю. Л. Обобщение метода гпавных координат // Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения. Труды пятой международной конференции. СПб.: Изд-eo СПбГПУ. 2003. С. 457-465.
15. Рутман Ю. Л.. Солнцева Я. С. Определен^ усилий пластического срабатывания стержневых пластических демпферов // Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов. Труды Двадцать третьей международной конференции. СПб. : НИЦ МОРИНТЕХ. 2009. С. 388-393.
16. Ковалева Н. В.. С.<ворцов В. Р.. Рутман Ю. Л. Определение параметров силовой диаграммы пластически деформируемых эпементов конструкции // Математическое модепирование в механл<е сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов. Труды Двадцать второй международной конференции. СПб.; НИЦ МОРИНТЕХ. 2007. С. 220-225.
17.Чыл6ак А. А Расчет и рациональное проектирование сейсмозаидиты для существующих и вновь строящихся зданий. Диссертация на соискание учений степени кандидата технических наук. СПб. : СПбГАСУ. 2009.
18. Смирнов В. И. Испытания зданий с системами сейсмоизопяции динамическими нагрузками и реапьными землетрясениями // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2009. №4. С. 23-28.
•Юрии Лазаревич Рутман. Санкт-Петербург. Россия Тел. /лоб.: +7f921)954-84-79: эл. почта: rutman@mail.tine1.ru
Рутман ЮЛ. Мая шикоаые сейсмоизолирующие опоры. Конструкция, расчет, эксперимент Эб
doi: 10.5862/MC E .27.4
Pendulum seismic isolation bearings. Design, analysis, experiment
Yu.L. Rutman
Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering. Saint-Petersburg. Russia
?7(921)954-84-79: e-mail: rutman@maiUine1.ruKey words
Seismic isolation; seismic isolation bearing; seismic devices: damping; seismic tests; dynamic analysis
Abstract
In the present research a pendular type of seismoisolation system for protection construction from earthquake is considered. Seismic isolation is carried out on the basis of the following principles:
• the natural frequency of the "protected object - seismic isolation′ should be significantly lower than the main energy contained frequency (which leads to high frequencies filtering);
• damping in seismic isolation systems should be high enough to avoid resonance effects;
• in seismic isolation systems can be applied elements that limit the level of force that is passed to the protected object (a plastically deformable or friction elements).
A design of devices (component of seismoisolation systems) is Shown in the article. The methods of seismoisolation systems analysis are described and the results are presented. The main results of dynamic tests of those devices are shown.
References
1. Kelly J. M. Earthquake resistant design with rubber. London: Sponger-Vefl.. 1997. 243 p.
2. Skjnef R. I. An introduction to seismic isofshon. New Zeland: John WVey & Sons. 1993. 353 p.
3. Skinner R. I.. Robinson W. H.. McVerry G. H. An introduction to seismtc isoOhon. New York: Wtey. 2003. 398 p.
4. Martelll A.. Fomy M. Setsmec isolation: present application and perspectives. Internationa) Workshop On Base isolated Htgb-nse BuMngs. Yerevan. Armenia: 2006. Pp. 1-26.
5. Masahlko Higashino. Sfwi Okamolo. Response Controi and Seismic Isolation of Biddings. New York. Taylor & Francis. 2006. 484 p.
6. Chopra A K. Dynamoc of structures. Theory and Applications to Earthquake Engmeenng. New Jersey. Prentice-Hall. 2006. 794 p.
7. Savmov O. A. Izbrannyye stati / dokiady "Qinamscfresktye probiemy slroitetnoy mekhanHd" (Dynamic problems in structural mechanics. Sheeted articles and reports). Saint-Petersburg: 1993. Pp. 155-178. (ms)
8. Ayzenberg Ya. M. Seysmostoykoye sfroitetefvo. Sezopas/Kxsr sooruzheniy (Earthquake engmeenng. Security of constructions). Volume 1.2004. Pp. 2&-32. (rus)
9. Polyakov S. V.. KillmnA L. Sh.. Sokiatova L. A Opyl vozvedentya zdanjy s seysmo>zoiiruyustch>m skotzyashchim poyasom v fundamente [Experience in the construction of buAfcngs with seismic isolation s&ang zone in the basement). Moscow: Stroyizdat. 1984. 31 p. (rus)
10. Uzdln A. M.. Dolgaya A A Raschet efementov i opttmzalsiya parametrov seysaxxzofiruyushcTukh fwxtementov (Calculation of the elements and optimization of seismic rsolaUon foundation parameters). Moscow VNIINTPI. 1997. 76 p. <rus)
11. Cherep*vskiyYu. D., Zhunusov T. Zh.. Gorvrfs I. G. Akbvnaya zashchrta zdaniy i sooruzheniy [Active protection of buildings and structures). A!/na-Ata: Kaz NIINTI. 1985. 34 p. (rus)
12. Belyayev V. S.. Guskov V. D.. Dolbenkov V. G.. Rutman Yu. L. Vestwk (NZhEKONA (BoCetm of INZhEKON). 2007. No. 6(19). Pp. 114-121. (ms)
13. Guskov V. D.. Rutman Yu. L.. Khodasevich К. B. Vestnik JNZhEKONA (Bulletin of INZhEKON). 2008. No. 8(27). Pp. 61-63. <rus)
Rutman Yu.L. Pendulum seismic isolation bearings. Design, analysis, experiment 118
14. Rutman Yu. L. Sfcomifr ′Trudy pyatoy mezhdunarodnoy konferent&r. Nauchno-tefchnlcfteskiye problemy prognozirovan«ya nadezhnosb i dokjovechnosti konstruktsay i metody ikh res*ven«ya [Proceedings of fifth international conference. Scientfic and technical problems of forecasting the reliability and durability of structures and methods for their solution). Saint-Petersburg. SPbCPU. 2003. Pp. 457-465. (rus>
15. Rutman Yu. L.. Solntseva Ya. S. Sbomik ′Trudy Dvadlsat tretyey mezMunarodnoy konferents*′. Matemabcheskoye modelirovaniye v mekhanAe sptoshnykh sred. Metody granichnyfch i konecftnykh etementov (Proceedings of twenty third international conference. Mathematical modeling ш continuum mecfta/bcs. Methods of boundary and finite elements]. Saint-Petersburg. NlTs MORINTEKh. 2009. Pp. 38a-393. (rus)
16. Kovaleva N. V.. Skvortsov V. R.. Rutman Yu. L. Sbormk *Trudy Dvadisai vtoroy n^zhdunarodnoy kootererusu". Matematicheskoye modelirovamye v mekhanike sptoshnyfch sred. Metody granichnykh i konectaykh elementov [Proceedings of twenty second International conference. Mathematical modeling in continuum mechanics. Methods of boundary and f**te elements). Saint-Petersburg: NUs MORINTEKh. 2007. Pp. 220-225. (rus)
17. Chy.baKA. A. Rascfiet / rat&onalnoye proyekttrovamye seysmozastocMy dfya susfrcheslvuyushchtih / vnov stroyashcfakh&ya zdarfiy. Dfssertatsiya na so<skan»ye ucheniy stepeni kandidata tekhn*cheskikh nauk JCaiculabon o* seismic design for existing and nevsly constructed txAbngs. Thesis for the degree of candidate of technical sciences). Saint-Petersburg. SPbGASU. 2009. (rus)
18. Smimov V. I. Seysmostoykoye strortetstvo. Bezopasnost socruztoemy [Earthquake engineering. Security constructions). 2009. No. 4. Pp. 23-28. (rus)
Full text of this article in Russian: pp. 31-36
Rutman Yu.L. Pendulum seismic isolation bearings. Design, analysis, experiment
ASSESSMENT OF SEISMIC STABILITY OF BUILDINGS THAT HAVE SEISMIC PROTECTION IN THE FORM OF ELASTOMERIC ISOLATORS
Nowadays, various systems of seismic protection are applied to assure seismic protection of buildings and structures, located in earthquake areas. The greatest prevalence and popularity has been attained by the systems of active seismic protection.
In this article, the authors study the efficiency of application of an active seismic protection system by taking high-damping rubber elastomeric isolators as an example. Calculations and their comparative analysis were made for a high-rise reinforced concrete building, and their exposure to the seismic impact was examined. Those calculations were made both with and without the application of the active seismic isolation system. Calculations were carried out by means of the linearly-spectral method using Lira software. Maximum relative horizontal moments arising on the top of the building and forces applied to the elements of walls and columns were compared. On the basis of the results of the calculations and their comparative analysis, the conclusion is drawn that elastomeric isolators may be efficiently applied as an active seismic protection system.
Key words: linear-spectral method, elastomeric isolators, seismic protection, seismic isolation, seismic influence, reinforced concrete.
References
1. Ormonbekov T.O., Begaliev Yu.T., Derov A.V., Maksimov G.A., Pozdnyakov S.G. Prim- enenie tonkosloynykh rezinometallicheskikh opor dlya seysmozashchity zdaniy v usloviyakh territorii Kyrgyzskoy Respubliki [Application of Thin-layered Rubber-metal Bearings to Assure Seismic Protection of Buildings in the Environment of the Republic of Kirghizia]. Bishkek, Uchkun Publ., 2005, 215 p.
2. Catalogue on Elastomeric Isolators Series SI-H 550/154. FIP Industriale S.P.A.
3. Kircher Ch.A. NEHRP Recommended Provisions: Design Examples. Chapter 12: Seismically Isolated Structures. Federal Emergency Management Agency. FEMA P-751, Washington, D.C., 2012.
4. Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 356). Chapter 9.2: Seismic Isolation System. Federal Emergency Management Agency. Washington, D.C, 2000.
5. Constsntinou M.C., Kalpakidis I., Filiatrault A., Ecker Lay R.A. LRFD-Based Analysis and Design Procedures for Bridge Bearings and Seismic Isolators. Technical Report MCEER-11-0004. New York, Buffalo, September 26, 2011, p. 204.
ВЕСТНИК8/20138/2013
6. Ayzenberg Ya.M., Smirnov V.I., Akbiev R.T. Metodicheskie rekomendatsii po proektirovaniyu seysmoizolyatsii s primeneniem rezinometallicheskikh opor [Methodological Recommendations on Seismic Isolation Design with the Application of Rubber-metal Bearings]. Moscow, RASS Publ., 2008, 46 p.
7. Naeim F., Kelly J.M. Design of Seismic Isolated Structures: from Theory to Practice. New York, John Wiley, 1999, 289 p.
8. Mkrtychev O.V., Mkrtychev A.E. Analiz effektivnosti rezinometallicheskikh opor pri stroitel′stve vysotnykh zdaniy v seysmicheskikh rayonakh [Efficiency Analysis of Rubber-metal Bearings in the Course of Construction of High-rise Buildings in Earthquake Areas]. Vestnik NITs "Stroitel′stvo" [Proceedings of Research Centre for Construction]. 2010, no. 2 (XXVII), pp. 126—137.
9. Mkrtychev O.V., Dzhinchvelashvili G.A. Problemy ucheta nelineynostey v teorii seysmostoykosti (gipotezy i zabluzhdeniya) [Problems of Nonlinearities Consideration in the Seismic Stability Theory (Hypotheses and Delusions)]. Moscow, MGSU Publ., 2012, 192 p.
About the authors: Mkrtychev Oleg Vartanovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Strength of Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; mkrtychev@ yandex.ru;
Bunov Artem Anatol′evich — postgraduate student, Department of Strength of Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; a_bunov@mail.ru.
For citation: Mkrtychev O.V., Bunov A.A. Otsenka seysmostoykosti zdaniya s seysmoza- shchitoy v vide rezinometallicheskikh opor [Assessment of Seismic Stability of Buildings That Have Seismic Protection in the Form of Elastomeric Isolators]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 8, pp. 21—28.
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительствеVESTNIKMGSU
22ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2013. № 8
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering23
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительствеVESTNIKMGSU
Библиографический список
1. Применение тонкослойных резинометаллических опор для сейсмозащиты зданий в условиях территории Кыргызской Республики / Т.О. Ормонбеков, УТ. Бегалиев, А.В. Деров, Г.А. Максимов, С.Г. Поздняков. Бишкек : Учкун, 2005. 215 с.
2. Catalogue on Elastomeric Isolators Series SI-H 550/154. «FIP Industriale S.P.A.».
3. Kircher Charles A. FEMA P-751, 2012. NEHRP Recommended Provisions: Design Examples // Chapter 12: Seismically isolated structures. Federal Emergency Management Agency. Washington, D.C.
4. FEMA, 2000. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings (FEMA 356) // Chapter 9.2: Seismic Isolation System. Federal Emergency Management Agency. Washington, D.C.
5. Constsntinou M.C., Kalpakidis I., Filiatrault A., Ecker Lay R.A. LRFD-Based analysis and design procedures for bridge bearings and seismic isolators. Technical Report MCEER-11-0004. Buffalo, New York. September 26, 2011. 204 p.
6. АйзенбергЯ.М., СмирновВ.И., АкбиевР. Т. Методическиерекомендациипопроектированиюсейсмоизоляциисприменениемрезинометаллическихопор. М. : РАСС, 2008. 46 с.
7. Naeim Farzad, Kelly James M. Design of seismic isolated structures: from theory to practice. New York : John Wiley, 1999. 289 p.
8/2013
8. Мкртычев О.В., Мкртычев А.Э. Анализ эффективности резинометаллических опор при строительстве высотных зданий в сейсмических районах // Вестник НИЦ «Строительство». 2010. № 2 (XXVII). С. 126—137.

9. Мкртычев О.В., Джинчвелашвили Г.А. Проблемы учета нелинейностей в теории сейсмостойкости (гипотезы и заблуждения) : монография. М. : МГСУ 2012. 192 с.
Поступила в редакцию в июне 2013 г.
Об авторах: Мкртычев Олег Вартанович — доктор технических наук, профессор кафедры сопротивления материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, mkrtychev@yandex.ru;
Бунов Артем Анатольевич — аспирант кафедры сопротивления материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26. a_bunov@mail.ru.
Для цитирования: Мкртычев О.В., Бунов А.А. Оценка сейсмостойкости здания с сейсмозащитой в виде резинометаллических опор // Вестник МГСУ 2013. № 8. С. 21—28.
O.V. Mkrtychev, A.A. Bunov
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 072Чигринская Л.С., Бержинский Ю.А.6 стр
Приподготовке научнойпубликациииспользовалосьизобретения:"Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижноесоединение трубопроводов". Регистрационный номер заявки на изобретение (ФИПС)№2018105803/20 (008844)от 27.02.2018и др.
Авторы:В.А. Дударев, Г.А.Пастухов, Коваленко А.И., Елисеева И.А., МалафеевО.А..
Описаниеизобретения "Антисейсмическое фланцевоефрикционно -подвижное соединениетрубопроводов"
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 фланцевоефрикционно -подвижноесоединениетрубопроводов
Изобретение относится к антисейсмическим фрикционно-подвижным соединениям для трубопроводов,как замковое надежное крепление фиксации, какэффективноерешение по предотвращению ослабления резьбовых соединений, Область применения антисейсмического замкового фрикционно-подвижного соединения: судовые системы,гидравлические дробилки,ветрогенераторы,компрессорныестанции и насосные установки, мостостроение, грузоподъемные лифтовое оборудование.
Предлагаемое техническое решение предназначено для защитышаровых кранов итрубопроводов от сейсмических воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционныесоединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например,болтовое фланцевоесоединение , патент RU №1425406, F16 L 23/02.
Соединение содержит металлическиетарелкии прокладки. С увеличением нагрузкипроисходит взаимное демпфирование колец -тарелок.
Взаимное смещение происходит до упорафланцевогофрикционно- 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"Антивибрационноефланцевоесоединениетрубопроводов".Устройство содержит базовое основание, нескольких сегментов -пружин и нескольковнешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Сжатиепружин создает демпфирование.
Таким образом получаемфрикционно -подвижное соединение на пружинах, которые выдерживает сейсмические нагрузки, но привозникновении динамических, импульсных растягивающих нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающихрасчетные силытрения в сопряжениях, соединение смещается от своего начального положения, при этом сохраняет трубопровод безразруше-ния.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и дороговизнаиз-за наличия большого количества со-прягаемых трущихся поверхностей.
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихся поверхностей до одного илинесколькихсопряжений в виде фрикци -болта, а также повышение точности расчетаприиспользования фрикци- бол-товыхдемпфирующих податливыхкрепленийдля шаровых кранов и трубопровода.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, чтос помощью подвижногофрикци –болта с пропиленным пазом, в который забит медный обожженный клин с бронзовойвтулкой(гильзой) и свинцовой шайбой, установленный с возможностью перемещения вдоль оси и сограничением перемещения засчет деформации трубопроводапод действием запорного элемента в виде стопорногофрикци-болта с пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
Фрикционно- подвижные соединения состоят из демпферов сухого трения с использованиемлатунной втулки или свинцовых шайб, которые являютсяпоглотителями сейсмической и взрывнойэнергии за счет сухого трения, которыеобеспечивают смещение опорных частей фрикционных соединений на расчетную величину при превышении горизонтальныхсейсмическихнагрузок от сейсмических воздействий или величин, определяемых расчетом на основные сочетаниярасчетных нагрузок, сама опора трубопро-вода с фрикцмонно-подвижными соединениямипри этом начет раскачиваться (изобретение "Опора сейсмостойкая", патент № 165076 Е04Н/9/02) за счет выхода обожженных медных клиньев, которыепредварительно забиты впропиленный паз стальной шпильки.
Фрикци-болтявляется энергопоглотителемпиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого поглощается взрывная, ветровая,сейс-мическая, вибрационная энергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные растягивающиенагрузкиприземлетрясении и при взрывной, ударной воздушнойволне. Фрикци –болт повышает надежность работыоборудования, сохраняет каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального трубопровода за счет уменьшения пиковых ускорений, за счет использования протяжных фрикционныхсоединений на фрикци- болтах, работающих на растяжение, установленных в длинных овальных отверстиях с контролируемым натяжением в протяжных соединениях согласноТКП45-5.04-274-2012 (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 изобретениярасширение области использования соединенияв сейсмоопасных районах .
На чертеже показано предлагаемое соединение, общий вид.
Соединение состоит из фланцев илатунногофрикци -болтов , гаек , свинцовых шайб, медных втулок-гильз
Фланцы выполнены спомощьюлатунной шпильки с пропиленным пазом куда забивается медныйобожженныйклин.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображенофрикционноесоединениес контролируемым натяжением (стопорный (тормозной) фрикци –болт с забитым впропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином);
на фиг.2изображеналатунная шпилька фрикци-болтас пропиленным пазом
на фиг.3 изображенфрагментмедного обожженногоклина, забитогов латуннуюкруглую или квадратную латунную шпильку
на фиг. 4 изображенфрагмент установки медного обожженногоклинавподвижный компенсатор( на чертежекомпенсатор не показан ). Цифрой5обозначен пропитанныйантикоррозийными составамитрос, обмотанныйв пять витков вокруг трубы, чтобы исключить вытекание нефти или газа из магистрального трубопровода при многокаскадном демпфировании).
фиг. 6 изображенсам узелфрикционно-подвижного соединенияс фрикци -болтом.
фиг.7 изображен шаровой крансоединенныйна фрикционно -подвижных соединениях с фрикци-болтом
фиг. 8 изображенкомпенсатор Сальникова на соединениях с фрикци -болтом.
фиг9 изображенкомпенсаторСальникована антисейсмическихфрикционо-подвижных соединениях с фрикци- болтом
Антисейсмическиевиброизоляторы выполнены в виде латунногофрикци -болтас пропиленным пазом , куда забивается стопорный обожженный медный клин. Медный обожженный клин можетбыть также установленс двух сторонкрана шарового.
Болтыснабжены амортизирующими шайбамииз свинца, расположенными в отверстияхфланцев.
Однако устройство в равной степени работоспособно, если антисейсмическимили виброизолирующимявляетсямедный обожженный клин.
Гашениемногокаскадного 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 сейсмозащитышарового кранас трубопроводомв поперечном направлении, можноустановитьмедные втулкиили гильзы( на чертеже не показаны), которыеслужат амортизирующими дополнительнымиупругими элементами.
Упругиеэлементы 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, которыйявляетсяамортизирующим элементом примногокаскадном 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 выступамиустанавливаются также дополнительные упругие свинцовые шайбы , повышающие надежность виброизоляции и герметичность соединения в условиях повышенных вибронагрузок и сейсмонагрузки и давления рабочей среды.
В процессе стягивания фланцысдвигаются и сжимают медный обожженный клинна строго определенную величину, обеспечиваю-щую рабочее состояние медногообожженного клина. Свинцовые шайбыприменяются с одинаковой жесткостьюс двух сторон.
Материалы медного обожженногоклинаи медныхобожженныхвтулоквыбираются исходя из условия, чтобы их жесткость соответствовала расчетной, обеспечивающей надежнуюсейсмомозащитуи виброизоляцию и герметичность фланцевогосоединениятрубопровода и шаровых кранов.
Наличие дополнительных упругихсвинцовых шайб ( на чертеже не показаны)повышает герметичность соединения и надежность его работы в тяжелых условиях вибронагрузокпри многокаскадном демпфировании.
Жесткость сейсмозащиты ивиброизоляторов в виде латунногофрикци -болтаопределяется исходя из частоты вынужденных колебаний вибрирующего трубчатого элемента с учетом частоты собственных колебаний всего соединения и согласно марки стали, латуни и меди.
Виброизоляция и сейсмоизоляцияобеспечивается при условии, если коэффициент динамичности фрикци -болтабудет меньше единицы.
Работа над патентом (изобретением ) частично поддержана грантом РФФИ № 18-01-00796
Фигурык патенту на изобретение "Антисейсмическое фланцевое фрикциооно -подвижное соединениетрубопроводов"№2018105803/20 (008844)от 27.02.2018
Фиг 1
Фиг 2
Фиг 3
Фиг 4
Фиг 5
Фиг 6
Фиг7
Фиг 8
Фиг 9
Формула изобретения "Антисейсмическое фланцевое фрикционно -подвижное соединение трубопроводов"№2018105803/20 (008844)от 27.02.2018
Антисейсмическоефланцевоефрикционно -подвижное соединение (ФФПС) трубопроводов, содержащее амортизирующие крепеж-ные элементы, подпружиненные и энергопоглощающие со стороны одного или двухиз фланцев, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования соединения всейсмоопасных 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 фланцевомфрикционно-подвижном соединении (ФФПС), при этом в латунную шпильку устанавливается тонкаямеднаяобожженная гильза -втулка, с уплотнительнымиэлементами выполненными в виде свинцовых тонких шайб, установленныхмежду 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.
РефератИзобретение " ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ", патент № 165076 опубликованов бюллетенеизобретений№ 28 от 10.10.2016 МПК Е04Н9/02
Техническое решение относится к области строительства магистральныхтрубопроводови предназначено для защиты шаровых крановитрубопровода от возможных вибрационных, сейсмических и взрывныхвоздействий. Фрикци -болт выполненный из латунной шпильки с пропиленным в ней пазом, с забитым в паз шпильки медным обожженным клином позволяет обеспечить надежное и быстрое погашениесейсмической нагрузкипри землетрясении, вибрационных воздействий отжелезнодорожного и автомобильноготранспортаивзрыве. Фрикци -болт состоитизлатунной шпильки с пропиленным пазом, с забитымв пазшпильки медным обожженным клином, который жесткокрепится на фланцевом фрикционно- подвижном соединении(ФФПС), при этом на шпильку надевается медная , с-образная втулка. Кроме того, междуэнергопоглощающим клином и втулкой устанавливаютсясвинцовые шайбы с двух сторон(втулка и шайбы на чертеже не показаны)1-9 ил.
При испытаниях использовалось изобретение " Опорасейсмостойкая", патент № 165076Е04Н 9/02
Опорасейсмостойкаяпатент № 165076Е04Н 9/02
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и оборудованияот сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливыхсоединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, напримерБолтовое соединение плоских деталей встык по Патенту RU 1174616 ,F15B5/02с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладкахвыполнены овальные отверстиячерез которые пропущены болты,объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузкахсилы трения между листамипакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладокотносительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтовв края овальных отверстийпосле чего соединения работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упорав 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 наружнымиповерхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы-болты, которые фиксируют сегменты и пластины друготносительно друга. Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента ификсируют 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 счетдеформации корпусапод действием запорного элемента. В корпусевыполнено 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 корпусувозможность 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 продольныепазыобеспечивают 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, гдена 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», котороеохватывает цилиндрическую поверхность штока 2 предварительно по подвижной посадке,например H7/f7.
В стенке корпусаперпендикулярно его оси,выполнено два отверстия в которыхустановлен 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 продольныйглухой паз длиной«h» (допустмый ход штока)соответствующий поширине 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 2выполнен фланец для сопряжения сзащищаемымобъектом. Сборка опоры заключаетсяв том, что шток 2сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброваннымболтом 3,с шайбами 4, на с предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток икорпус в положении при которомнижняяповерхностьпаза штока контактирует споверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5затягивают тарировочнымключомдозаданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта)приводит к деформации корпусаи уменьшениюзазоров от «Z»до «Z1» в корпусе, что всвою 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 затяжкигайки (болта) и для каждойконкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. Привоздействии сейсмических нагрузокпревышающих 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 сним подвижный узел (…)закрепленный запорнымэлементомотличающийся тем, чтов корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью штока,приэтом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штокаи закрепленный гайкой с заданным усилием, кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза длинакоторых, от торца корпуса, больше расстояния до нижнейточки паза штока.
Авторыизобретения Опора сейсмоизолирующаямаятниковаяРегистрационный 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.
Е04Н9/02Е 04 B 1/58E 02 D 27/34Опорасейсмоизолирующая маятниковая№ 2016119967/20(031416)от 21.07.2016
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты оборудования,зданий, мостов, сооружений, магистральныхтрубопроводов, линий электропередач,рекламных щитовот сейсмических воздействий за счет использования фрикционное- податливых соединений. Известны фрикционныесоединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, например,болтовое соединение плоскихдеталейвстык, патент RU №1174616, F15B5/02 с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладкахвыполнены длинныеовальныеотверстия, через которые пропущены болты,объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малыхгоризонтальных нагрузкахсилы трения между листами пакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузкипроисходит взаимное проскальзывание листов или прокладок относительно накладок контакта листов с меньшейшероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтов в края длинных овальных отверстийпосле чего соединения приимпульсных растягивающих нагрузках при многокаскадном демпфированииработают упруго. После того как все болтысоединения дойдут до упоракрая в длинных овальных отверстий, соединение начинает работать упруго, а затемпроисходит 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 такженеопределенности при расчетах из-за разброса по трению. Известно также устройство для фрикционного демпфированияантиветровых и антисейсмических воздействий, патент TW201400676(A)-2014-01-01. Restraint anti-wind andanti-seismic friction damping device, E04B1/98, F16F15/10.
Устройство содержит базовое основание, поддерживающее защищаемый объект, нескольких сегментов (крыльев) и нескольковнешних пластин. В сегментах выполнены продольные пазы. Трение демпфирования создается между пластинами и наружнымиповерхностями сегментов. Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходятзапирающиеэлементы-болты, которые фиксируют сегменты и пластины друг относительно друга. Кроме того, запирающиеэлементыпроходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента и фиксируют конструкцию в заданномположении.
Таким образом получаем конструкцию опоры, которая выдерживает сейсмическиенагрузки но, привозникновениидинамических, импульсных растягивающих нагрузок, взрывных, сейсмических нагрузок, превышающихрасчетные силытрения в сопряжениях, смещается от своего начального положения,при этом сохраняет конструкцию безразрушения.
Недостатками указанной конструкции являются: сложность конструкции и сложность расчетов из-за наличия большогоколичества сопрягаемых трущихся поверхностей и надежность болтовых креплений
Целью предлагаемого решения является упрощение конструкции, уменьшение количества сопрягаемых трущихсяповерхностей до одного ил несколькихсопряжений отверстий корпуса-крестообразной, трубной, квадратной опоры,типаштока, а также повышение точности расчетаприиспользования фрикци- болтовыхдемпфирующих податливыхкреплений.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что сейсмоизолирующая маятниковаяопора (крестовидная,квадратная, трубчатая) выполнена из разных частей: нижней - корпус, закрепленный на фундаменте с помощьюподвижногофрикци –болта с пропиленным пазом, в который забитмедный обожженный клин, с бронзовой втулкой(гильзой) и свинцовой шайбойи верхней - шток сборный в виде Г-образных стальных сегментов (для опор с квадратнымсечением), в виде С- образных (для трубчатых опор), установленный с возможностью перемещения вдоль оси и сограничением перемещения засчетдеформации корпусапод действием запорного элемента в виде стопорногофрикци-болта с пропиленным пазом в стальной шпильке и забитым в паз медным обожженным клином.
В верхней и нижней частях опоры корпусавыполнены овальные длинные отверстия, (сопрягаемые с цилиндрическойповерхностью опоры) и поперечные отверстия (перпендикулярные к центральной оси), в которые устанавливаютзапирающий элемент- стопорныйфрикци-болт с контролируемым натяжением, с медным клином, забитым в пропиленный паз стальной шпильки и с бронзовой или латунной втулкой ( гильзой), с тонкой свинцовойшайбой. Кроме того в квадратныхтрубчатых или крестовидных корпусах,параллельно центральной оси, выполнены восемь открытых длинных пазов, которыеобеспечивают корпусу возможность деформироваться за счет протяжных соединений с фрикци- болтовыми демпфирующимикреплениямив радиальном направлении.
В телеквадратной, трубчатой, крестовиднойопоры, вдоль центральной оси, выполнен длинныйпаз ширинакоторогосоответствует диаметру запирающего элемента (фрикци- болта), а длина соответствует заданному перемещению трубчатой,квадратной или крестообразной опоры. Запирающий элемент создает нагрузку в сопряженииопоры - корпуса, спродольными протяжными пазами с контролируемым натяжением фрикци-болта с медным клином, забитым в пропиленный пазстальной шпильки и обеспечивает возможность деформации корпуса и «переход» сопряжения из состояния возможногоперемещения в состояние«запирания» с возможностью перемещения только под сейсмическойнагрузкой, вибрационной,взрывной и взрывной от воздушной волны.
Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена крестовидная опоранафрикционныхсоединенияхс контрольным натяжением ; на фиг.2 изображен стопорный (тормозной) фрикци –болт с забитым впропиленный паз стальной шпильки обожженным медным стопорным клином; на фиг.3изображены квадратныесейсмоизолирующие маятниковые опоры на фрикционных соединениях; на фиг.4 изображенфрагмент квадратной опоры сдлинными овальными отверстиями для протяжных соединений; на фиг. 5 изображенаквадратная опора сейсмоизолирующаямаятниковаяна протяжных фрикционных соединениях; фиг. 6 изображена квадратная опора сейсмоизолирующаямаятниковая с поднятым корпусом с длинными овальными отверстиями; фиг.7 изображена квадратная опорасейсмоизолирующая маятниковая с фрикционным креплением фрикци-болтамис контрольнымнатяжением -разрез–вид сверхус поднятымкорпусом; фиг. 8 изображена квадратная опорасейсмоизолирующая маятниковая установленная насвинцовый лист –вид с верху;фиг. 9 изображена трубчатая опора, вразрезе с поднятым внутренним состоящим из двухС-образных фрагментов штоком,установленная на свинцовый лист; фиг. 10 изображена трубчатая опорасейсмоизолирующая маятниковаясостоящая из двух частей штоков, длятранспортировки; фиг. 11 изображена трубчатаясейсмоизолирующаяопорамаятниковая установленная насвинцовый лист–вид с верху;фиг. 12 изображенатрубчатаяопора сейсмоизолирующая маятниковаяс протяжнымисоединениями-вид с верху; фиг 13 изображенфрагменткрестообразной опоры сейсмоизолирующей маятниковойустановленный на свинцовый лист нижнегосейсмоизолирующего пояса – вид с верху; фиг 14 изображенакрестовиднаяопора сейсмоизолирующая маятниковая споднятымкрестообразным штоком,установленная насвинцовый лист;фиг. 15 изображена крестообразная опорасейсмоизоли-рующая маятниковая, установленная на свинцовый листс фрикционными соединениями,видсверху;фиг.16 изображена трубчатая опора сейсмоизолирующаямаятниковаяс опущенным трубчатымкорпусом;фиг. 17 изображенсвинцовыйлисттолщиной3 мм подтрубчатую опору сейсмоизолирующую маятниковую;фиг 18 изображена трубчатаяопора сейсмо-изолирующая маятниковая с опущенным корпусом с длинными овальными отверстиями; фиг. 19 изображенатрубчатаяопора сейсмоизолирующая маятниковаяс поднятым внутреннимкорпусомс длиннымиовальнымипротяжнымиотверстиями;фиг. 20 изображена квадратная опора сейсмоизолирующая маятниковая с фрикционными соединениями, вид сбоку и разрез опоры;фиг. 21 изображеныразные демпфирующиефрикци –болтыс тросовым зажимом, пружинистоймногослойной шайбойи стопорным медным обожженном клиномдля опорсейсмоизолирующих маятниковых;фиг. 22изображеныдвадемпфирующихфрикци –болта с забитыми обожженными медными стопорнымиклиньями, забитыми впропиленные пазы стальных шпилекдля опорсейсмоизолирующих маятниковых; фиг. 23 изображеныдемпфирующиефрикци–болты с бронзовой или латунной втулкой (гильзой) дляопорсейсмоизолирующих маятниковых;фиг. 24 изображеныдемпфирующиефрикци –болты сдемпфирующей стальнойгофрой и фрикци –болт с латуннойвтулкой для опорсейсмоизоли-рующих маятниковых; фиг. 25 изображены модификациидемпфирующихфрикци –болтовых креплений с тросовымзажимом и многослойной гнутой шайбой для монтажаопорсейсмо-изолирующих маятниковых; фиг. 26 изображенопротяжное овальноеотверстие длядемпфирующихфрикци –болтовых крепленийдля опорсейсмоизолирующихмаятниковых; фиг. 27 изображенопротяжное овальное отверстие с бронзовойили латной гильзой дляпротяжныхфрикци–болтовых креплений, вид сверху; фиг. 28 изображено протяжное овальноеотверстие для протяжныхфрикци–болтовых креплений с фрикци –болтом состопорным тросовым зажимом, с латунной или бронзовой втулкой- гильзой, сосвинцовой сминаемойшайбой в разрезе; фиг. 29 изображен фрикци- болт с обожженным медным клином, забитым впропиленный паз стальной шпильки для протяжных овальных отверстий;фиг. 30 изображеналатуннаягильза- втулка сотогнутыми частямипод свинцовую шайбу и фотографии лабораторныхиспытаний на сейсмостойкость оборудования,фрагментов демпфирующих узлов крепления (ОО «Сейсмофонд»); фиг. 31 изображеналатуннаявтулка с отогнутымичастями под свинцовую шайбудля фрикционных соединений, вид с боку;фиг. 32 изображенузелфрикционногосоединения с латунной втулкой и со свинцовой шайбой, вид с боку;фиг. 33 изображен демпфирующий хомут с длиннымиовальными отверстиямидляфланцево –фрикционных соединений длямагистральныхтрубопроводов; фиг. 34 изображенодемпфирующее фрикционное фланцевое соединение сфланцевым фрикционным узлом без сварки,демпфирующих податливыхсоединений магистральныхтрубопроводов фиг 35 изображен демпфирующий узел соединения с овальными отверстиями дляфланцевых фрикционныхсоединений, опор, трубопроводов, стальныхконструкций;фиг. 36 изображен демпфирующийузелс длинными овальными отверстиями, с бронзовой втулкой до землетрясения с протяжнымисоединения,совальными отверстиями, с контрольным натяжением, дляфланцевых фрикционных соединенийопор, трубопроводов,стальныхконструкций;фиг. 37 изображен смещенныйдемпфирующий узел,со смещениемвпротяжных соединениях, совальными отверстиями сконтрольным натяжением дляфланцевыхфрикционных соединений опор трубопроводов, стальныхконструкций;фиг. 38 изображен демпфирующий узел с протяжными соединениямис длиннымиовальнымиотверстиями,с контрольнымнатяжением дляфланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальныхконструкций; фиг. 39изображен фрагментдемпфирующего узла квадратной опорыс протяжными соединениямис овальными отверстиями, сконтрольным натяжением для фланцевых фрикционных соединений опор трубопроводов, стальных конструкций, видсверху;фиг. 40 изображен демпфирующий узел с фрикци -болтом обмотанным медной лентой,со свинцовой амортизирующейшайбой, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением дляфланцевых фрикционныхсоединений опортрубопроводов, стальныхконструкций;фиг. 41 изображенаэнергопоглощающая затяжка с демпфирующим упругимстальным кольцом, сшайбами и сфрикци –болтами, с овальными отверстиями, сконтрольным натяжением для фланцевыхфрикционныхсоединений опор трубопроводов, стальныхконструкций; фиг. 42 изображено энергопогло-щающее кольцо беззатяжек с демпфирующими шайбами; фиг. 43 изображенфрагментэнергопоглощающего демпфирующегокольца сдемпфирующими узлами крепления сфрикци –болтами, с контрольным натяжением дляфланцевых фрикционныхсоединенийдляопор; фиг. 44 изображено фрикционное демпфирующее соединение с фрикци –болтами,с овальными отверстиями, сконтрольным натяжением дляфланцевых фрикционныхподвижныхсоединений(ФФПС)трубопроводов, стальныхконструкций, вертикальныхопор гнущихся линий электропередач (ЛЭП);фиг. 45 изображено фрикционное соединение(стык) сфрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением дляфланцевыхфрикционно-подвижных соединений(ФФПС) дляопор линий электропередач (ЛЭП),трубопроводов, стальныхраскачивающихсямачт, вышек;фиг. 46 изображендемпфирующий стальной хомут –затяжка, сфрикци –болтами, совальными отверстиями, с контрольным натяжением дляфланцевых фрикционно-подвижных соединений(ФФПС), для линийветроустойчивых электропередач , трубопроводов,высотных опор, мачт;фиг. 47 изображенастальная затяжкасдемпфирующим энергопоглощающим кольцомс фрикци –болтами, с овальными отверстиями, с контрольным натяжением дляфланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФФПС) опор трубопроводов, стальныхконструкций;фиг. 47 изображенастальнаярастяжка с демпфирующим энергопоглощающим стальнымкольцом сфрикци –болтами, с овальными отверстиями,с контрольным натяжением дляфланцево –фрикционныхподвижных соединений(ФФПС) опор трубопроводов, стальныхкаркасов;фиг. 48 изображена сейсмостойкая опора под колонны со сминаемой гильзой, заполненной свинцовой дробьюсостопорной затяжкой, тросовым зажимом, с демпфирующими свинцовыми шайбами, с овальными отверстиями, сконтрольным натяжением дляфланцевых фрикционных соединений для сейсмоизолирующих стальных опор трубопроводов,стальных сейсмостойких каркасов;фиг. 49 изображен тросовойзажим сподпиленной гайкой для фланцевых фрикционно-податливых соединений (ФФПС)для сейсмоизолирующих фундаментныхопор трубопроводов, стальныхкаркасов; фиг. 50изображенадемпфирующаясейсмоизолирующая стальная «лапа» для растяжек, стойка-опора с тросовым зажимом, сзабитым медным клином, стержнямискользящими по направляющим, с латуннойшайбой, установленной под трубу,полиэтиленовой муфтой, с овальными отверстиями, сконтрольным натяжением дляфланцевых фрикционно- податливыхсоединений (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 выполненывертикальные длинные овальные отверстия диаметром «D», шириной «Z» идлиной «l». Нижний корпус1опоры охватываетверхний корпус 2 опоры (трубная, квадратная, крестовидная). При монтаже опоры верхняя часть корпуса 2 опорыподнимается до верхнего предела, фиксируется фрикци-болтами с контрольным натяжением, со стальной шпилькой болта,с пропиленным в ней пазом и предварительно забитым в шпильке обожженныммедным клином. В стенке корпусов 1,2маятниковой сейсмоизолирующей опоры перпендикулярно оси корпусов 1,2 опоры выполнено восемь или более длинныховальных отверстий, в которыхустановлен запирающий элемент-калиброванный фрикци –болт с забитым в паз стальнойшпильки болта стопорным (тормозным) обожженным медным клином, с демпфирующей свинцовой шайбой илатунной втулкой(гильзой), (фигура 3).
В теле крестовиной, трубчатой, квадратной опоры, штока вдоль оси выполнен продольныйглухой паз длиной «h»(допустимый ход штока)соответствующий поширине диаметру калиброванного фрикци - болта, проходящего черезэтотпаз. В нижней частиопоры,корпуса 1 выполнен фланец для фланцевого подвижного соединения сдлиннымиовальнымиотверстиями для крепления на фундаменте, а в верхней части корпуса 2выполненфланецдля сопряжения сзащищаемымобъектом, оборудованием, сооружением, мостом.
Сборка опоры заключаетсяв том, что составной ( сборный) крестовидный, трубчатый, квадратный корпуссопрягаетсясмонолитной крестовидной, трубчатой, квадратнойопорой, основногокорпуса по подвижной посадке с фланцевымифрикционно- подвижными соединениям (ФФПС). Паз крестовидной, трубчатой, квадратнойопоры, совмещают споперечными отверстиямимонолитной крестовидной, трубчатой, квадратной поверхностью фрикци-болта(высота опорымаксимальна). После этого гайку 3 ( фигура 2) затягивают тарировочнымключом с контрольным натяжением до заданногоусилия в зависимости от массы оборудования, моста, здания. Увеличение усилия затяжки гайки на фрикци-болтахприводит к деформации корпуса и уменьшениюзазоров от «Z»до «Z1» в корпусе, что всвою очередь приводит кувеличению допустимого усилия сдвига (усилия трения) в сопряжении отверстие в крестообразной, трубчатой,квадратнойопоре корпуса.
Величина усилия трения в сопряжении внутреннего и наружного корпусов для крестовидной,трубчатой,квадратной опорызависит от величины усилия затяжки гайки (болта) с контролируемым натяжением и длякаждой конкретной конструкции сейсмоизолирующей маятниковой опоры(компоновки, габаритов, материалов,шероховатостиповерхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментальноили расчетным машиннымспособом вПКSCAD.
Сейсмоизолирующая опора установленная на свинцовомлисте, сверху и снизузакрепленана фланцевыхфрикционо-подвижных соединениях (ФФПС). Во время землетрясения или взрыве за счет трения между верхним и нижнимкорпусом опоры происходит поглощение сейсмической, вибрационной, взрывной энергии. Фрикционно- подвижные соединениясостоят издемпферов сухого трения с энергопоглощающей гофрой и свинцовыми (возможен вариант использованиялатунной втулки или свинцовых шайб) поглотителями сейсмической и взрывнойэнергии за счет сухого трения, которыеобеспечивают смещение опорных частей фрикционных соединений на расчетную величину при превышении горизонтальныхсейсмическихнагрузок от сейсмических воздействий или величин, определяемых расчетом на основные сочетаниярасчетных нагрузок, сама опора при этом начет раскачиваться за счет выхода обожженных медных клиньев, которыепредварительно забиты впропиленный паз стальной шпильки.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения посвинцовойшайбе и свинцовому прокладочному тонкомулисту .
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками, натягиваемыми динамометрическими ключами илигайковертами нарасчетное усилие. Количество болтов определяется с учетом воздействия собственного весаоборудования, здания,сооружения, моста.
Сама составнаяопора выполнена крестовидной, квадратной (состоитиз двухП-образныхэлементов) либостаканчато-трубного вида с фланцевыми фрикционно - подвижными болтовыми соединениями.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с обожженными медными клиньями забитыми в пропиленный пазстальной шпильки, натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилиесконтрольнымнатяжением.
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 энергопоглотителемпиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощаетсявзрывная,ветровая,сейсмическая, вибрационнаяэнергия. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла импульсные растягивающие нагрузкиприземлетрясении и при взрывной, ударной воздушнойволне. Фрикци –болт повышает надежность работыоборудования, сохраняет каркас здания, моста, ЛЭП, магистрального трубопровода, за счет уменьшения пиковыхускорений, за счет использования протяжных фрикционныхсоединений, работающих на растяжение на фрикци- болтах,установленных в длинные овальные отверстия с контролируемым натяжением в протяжных соединениях согласноТКП45-5.04-274-2012 (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 целевойпластинами (фрагменты опоры) до температуры плавления и плавится, при этом поглощаются пиковые ускорения взрывной,сейсмическойэнергии и исключается разрушение оборудования, ЛЭП, опор электропередач, мостов, также исключаетсяразрушение теплотрасс горячего водоснабжения от тяжелогоавтотранспорта ивибрации от ж/д.

Надежностьfriction-bolt на опорах сейсмоизолирующих маятниковых достигается путем обеспечения многокаскадногодемпфированияпри динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на здание, сооружение,оборудование, котороеустанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих опорах с фланцевыми фрикционно- подвижнымисоединениями(ФФПС) по изобретению"Опора сейсмостойкая" рег. № 2016102130от22.01.2016 ФИПС (Роспатент),авторы: Андреев. Б.А. Коваленко А.И.
В основе фрикционного соединениянафрикци-болтах, ( поглотителяэнергии), лежит принцип который, на научномязыке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Использование фланцево-фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных соединенияхсдемпфирующимиузламикрепления (ДУК с тросовымизажимами), имеет пару структурных элементов, соединяющей этиструктурные элементысоскольжением энергопоглащиющихсясоединение,разной шероховатостьюповерхностей,обладающиезначительными фрикционнымихарактеристики, смногокаскаднымрассеиванием сейсмической, взрывной,вибрационнойэнергии.
Совместноескольжение, включает зажимные средства на основеfriktion-bolt( аналогамериканского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы, стремящейсявызвать такую, чтобы движение большой величины.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение) фрагментов фланцевогофрикционно-подвижного соединения ( ФФПС) сейсмоизолирующей маятниковой опоры (фрагментов опоры). Происходитскольжение стальных пластин опоры впродольных длинныховальныхотверстиях нижней и верхней частяхсейсмоизолирующей опоры, происходит поглощение энергии за счет трения (фрикционности) при сейсмической, ветровой,взрывнойнагрузке, что позволяет перемещаться и раскачиватьсясейсмоизоли-рующей маятниковойопоресмаятниковым эффектом с оборудованием, зданием, мостом, сооружением нарасчетное допустимоеперемещение.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения посвинцовым листам со свинцовыми шайбами и латунными втулками в нижней и верхней части сейсмоизолирующих поясов длясоздания протяжного соединяя.
В результате взрыва, вибрации при землетрясении происходит перемещение (скольжение) фрагментовфрикционно-подвижного соединения (ФПС) опоры (фрагменты опоры скользят по продольному овальномуотверстию опоры),происходит поглощение энергии за счет трения между двумя стальными с разной шероховатостью пластинами присейсмической, ветровой, взрывнойнагрузки, что позволяетперемещаться сейсмоизолирующей опоре с оборудованием нарасчетное перемещение.
Сейсмоизолирующая опора рассчитана на одну сейсмическую нагрузку (9 баллов), либо на однувзрывную нагрузку. После взрывной или сейсмической нагрузки необходимо заменить свинцовые шайбы, в паз шпилькидемпфирующего узла крепления забить новые стопорные медные клинья, с помощью домкрата поднять, выровнятьопору изатянуть болты на проектное натяжение.
Привоздействии сейсмических, вибрационных, взрывных нагрузокпревышающих силы трения в сопряжениивкрестообразной, трубчатой, квадратной сейсмоизолирующей маятниковых опор ,происходит сдвиг трущихсяэлементовтипа шток,корпуса опоры,в пределахдлины паза выполненного в составных частях нижней и верхнейкрестовидной,трубчатой, квадратнойопоры, безразрушенияоборудования, здания, сооружения, моста.
Ознакомиться с инструкциейпо применениюфланцевых фрикционно-подвижных соединений(ФФПС) можно по ссылке:https://vimeo.com/123258523http://youtube.com/watch?v=76EkkDHTvgM&feature=youtu.be
О характеристиках опоры сейсмоизлирующей (без раскрывания новизны технического решения) маятниковойсообщалось на научнойXXVI Международной конференции«Математическоеи компьютерноемоделирование в механикедеформируемых сред и конструкций», 28.09 -30-09.2015, СПб ГАСУ: «Испытание математических моделей установленныхнасейсмоизолирующих фланцевыхфрикционно-подвижныхсоединениях (ФФПС) и их реализация в ПКSCAD Office»(руководитель испытательной лабораторией ОО "Сейсмофонд" (инж.Александр Иванович Коваленко) можно ознакомитьсяна сайте:http://www.youtube.com/watch?v=MwaYDUaFNOkhttps://youtu.be/MwaYDUaFNOkhttps://www.youtube.com/watch?v=GemYe2Pt2UUhttps://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHwhttps://www.youtube.com/watch?v=PmhfJoPlKUwhttps://www.youtube.com/watch?v=TKBbeFiFhHw
https://www.youtube.com/watch?v=2N0hp-3FAUshttps://www.youtube.com/watch?v=eB1r8F7zkSw
https://www.youtube.com/watch?v=ulXjYw7fyJAhttps://www.youtube.com/watch?v=V7HKMKUujT4
Другие технические решениясейсмоизолирующейопоры описаныв полученномположительном решениинаизобретение "Опора сейсмостойкая" Мкл. Е04H 9/02(работает на основефланцевых фрикционно- подвижных соединений(ФФПС))согласно заявке на изобретение №2016102130/039003016 от 22.01.2016, авторы : Андреев Б.А., КоваленкоА.И..
С решениями фланцевых фрикционно-подвижных соединений (ФПС) и демпфирующих узлов крепления (ДУК) (без раскрыванияновизны технического решения) можно ознакомиться: dwg.ru,rutracker.org.www1.fips.ru.dissercat.comhttp://doc2all.ru, см. изобретения №№ 1143895, 1174616,1168755 SU, №4,094,111 USStructural steelbuilding frame having resilient connectors, TW201400676Restraint anti-wind and anti-seismic friction dampingdevice (Тайвань).
Слабораторными испытаниями фланцевыхфрикционно –подвижных соединений для опоры сейсмоизолирующеймаятниковойв испытательном центреОО«Сейсмофонд», адрес: 197371,СПб, а/я газета «Земля РОССИИ» (без раскрывания новизнытехнического решения)можно ознакомиться по ссылке :
http://www.youtube.com/my_videos?o=Uhttps://www.youtube.com/watch?v=846q_badQzkhttps://www.youtube.com/watch?v=EM9zQmHdBSUhttps://www.youtube.com/watch?v=3Xz--TFGSYYhttps://www.youtube.com/watch?v=HTa1SzoTwBchttps://www.youtube.com/watch?v=PlWoLu4Zbdkhttps://www.youtube.com/watch?v=f4eHILeJfnUhttps://www.youtube.com/watch?v=a6vnDSJtVjw
Р Е Ф Е Р А Т№ 2016119967/20(031416)от 21.07.2016
Опора сейсмоизолирующаямаятниковая сейсмостойкаяпредназначена для защитыоборудования, сооружений,объектов,зданийотсейсмических, взрывных, вибрационных , неравномерныхвоздействий за счет использования фланцевых-фрикционно податливых соединенийс цельюповышения надежности соединенияпутем, за счет обеспечениямногокаскадного демпфирования,при динамических, вибрационных, сейсмических, взрывных нагрузкахпри импульсныхрастягивающихсянагрузках .
Опора сейсмоизолирующая маятниковая , содержащая крестовидный, трубообразный, квадратныйкорпус -опору исопряженный сним подвижный узел с фланцево- фрикционно-подвижными соединениямизакрепленный запорнымэлементомв видепротяжного соединенияотличающийся тем, чтов крестовидном, трубчатом, квадратномкорпусе-опоревыполнено из нижнего крестовидного , трубчатого, квадратногозамкнутого по периметру стальнойопоры иверхнегосоставного внутреннего из двух или четырехчастей, скользящего крестовидного , трубчатого ,подвижного штока,сопряженное снижней опорой,приэтомверхняя составная крестовидная,трубчатая, квадратнаяфрикционно-подвижная частьштока зафиксирован запорным элементом в виде демпфирующегофрикци –болта с забитым впропиленныйпазшпильки собожженным медным клином , выполненным в виде калиброванного болтафрикционногосоединения работающего на растяжениемс фрикционным соединением с контрольным натяжением, проходящего черезпоперечные длинные овальныеотверстия корпуса крестовидной, трубчатой, квадратной опоры, через вертикальный паз,выполненный в телекрестовидной, трубчатой, квадратной опорыи закрепленный гайкойконтролируемым с заданнымусилием натяжением,работающим на растяжением.
Кроме того в корпусе, параллельно центральной оси, выполнено восемь или болееоткрытых пазас длинными овальнымиотверстиямикоторых, от торца корпуса, больше расстояния до нижнейточки пазаопоры-штока.
Увеличение усилия затяжки фрикци-болтаприводит к уменьшению зазора <Z>корпуса, увеличению сил трения всопряжении корпус-штоки к увеличению усилия сдвига при внешнем воздействии.
Податливые демпферы представляют собой двойную фрикционную пару, имеющую стабильный коэффициент трения посвинцовому листу в нижней и верхней части сейсмоизолирующихпоясов и вставкой свинцовой шайбы илатунной гильзойв работус фрикци-болтовым соединением для создания протяжного соединяя.
Сжимающее усилие создается высокопрочными шпильками с вбитымобожженным медным клином в пропиленный паз стальнойшпильки , натягиваемыми динамометрическими ключами или гайковертами на расчетное усилиефрикционным соединением сконтрольным 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 маятниковаяопора, выполнена крестовидной, о квадратной ,либо стаканчата-трубного вида с фланцевыми, фрикционно - подвижными фрикци-болтовыми соединениями.
Фрикци-болт , этоэнергопоглотительпиковых ускорений (ЭПУ), с помощью которого, поглощаетсявзрывная,ветровая,сейсмическая, вибрационнаяэнергию. Фрикци-болт снижает на 2-3 балла на импульсные растягивающиенагрузки приземлетрясений и взрывную от ударной воздушнойволны.Фрикци –болт повышет надежность работыоборудования, сохраняеткаркас здания, мосты, ЛЭП, магистральные трубопроводы, за счет уменьшения пиковыхускорений, за счетпротяжныхфрикционныхсоединений,работающие на растяжениемна фрикци- ботах,установленныев длинные овальных отверстиях, с контролируемым натяжением в протяжных соедиениях. ( ТКП45-5.04-274-2012 (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, сейсмическойэнергии,и исключает разрушения ЛЭП, опор электропередач,мостов, разрушениитеплотрасс горячего водоснабжения от тяжелогоавтотранспорта ивибрации от ж/д .Надежностьfriction-bolt на опорах сейсмоизолирующих маятниковых,достигается, путем обеспечения многокаскадногодемпфирования,при динамических нагрузках, преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках на здание,сооружение, оборудование, котороеустанавливается на маятниковых сейсмоизолирующих опорах, нафланцево-фрикционно- подвижных соединениях(ФФПС) по изобретению"Опора сейсмостойкая" рег. № 2016102130от 22.01.2016 ФИПС (Роспатент) Авт. Андреев. Б.А. Коваленко А.И.
В основе фрикционного соединениянафрикци-болтах, ( поглотителяэнергии), лежит принцип который, на научномязыке называется "рассеивание", "поглощение" сейсмической, взрывной, вибрационной энергии.
Использования фланцево-фрикционно - подвижных соединений (ФФПС), с фрикци-болтом в протяжных соединенияхсдемпфирующимиузламикрепления (ДУК с тросовым зажимом), имеет пару структурных элементов, соединяющей этиструктурные элементысоскольжением энергопоглащиющихсясоединение,разной шероховатостьюповерхностей,обладающиезначительными фрикционнымихарактеристики, смногокаскаднымрассеиванием сейсмической, взрывной,вибрационнойэнергии. Совместноескольжение, включает зажимные средства на основеfriktion-bolt( аналогамериканского Hollo Bolt ), заставляющие указанные поверхности, проскальзывать, при применении силы, стремящейсявызвать 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,попродольному длиннымовальномотверстиям, нижней сейсмоизолирующей опоры.Происходит поглощение энергии,за счеттрения( фрикционности)сейсмической, ветровой, взрывнойнагрузки, что позволяет перемещаться и раскачиватьсясейсмоизолирующей маятниковойопоре с оборудованием, зданием, мостом, сооружением нарасчетное допустимоеперемещение. 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, необходимозаменить свинцовые смятые шайбы, в паз шпильки демпфирующего узла крепления забить новые стопорные обожженныемедные клинья, с помощью домкрата поднять и выровнять опору, оборудование, сооружение, здание, мости затянутьболты на проектное, фрикционное соединение, работающее на растяжением с контрольным натяжением восстановленногопротяжного соединения.
Формула№ 2016119967/20(031416)от 21.07.2016
Опора сейсмоизолирующая маятниковая,повышенной надежности с улучшенными демпфирующими свойствами, содержащая крестовидный, трубообразный, квадратныйкорпус -опору и сопряженный с ним подвижный узел с фланцевыми фрикционно-подвижными соединениями, закрепленные запорнымиэлементами в видепротяжного 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.
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая№ 2016119967/20(031416)от 21.07.2016
Фиг1
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг2
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг3
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг4
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг5
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг6
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг7
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг8
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг9
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг10
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг11
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг12
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг13
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг14
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг15
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг16
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг17
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг18
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг19
орасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг20
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг21
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг22
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг23
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг24
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг25
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг26
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг27
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг28
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг29
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг30
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг31
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг32
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг33
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг34
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг35
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг36
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг37
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг38
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг39
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг40
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг41
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг42
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг43
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг44
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг45
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг46
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг48
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг49
Опорасейсмоизолирующаямаятниковая
Фиг50
Изобретение " ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКАЯ", патент № 165076 опубликованов бюллетенеизобретений№ 28 от 10.10.2016 МПК Е04Н9/02
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
(19)
RU
(11)
165076
(13)
U1


(51)МПК
E04H9/02(2006.01)
(12) ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮМОДЕЛЬ
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/ягазета "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 изобретениеЭнергопоглошающаясяопорасейсмостойкая сейсмоизолирующая
Опора сейсмостойкая состоит из корпуса 1 в котором выполнено вертикальное отверстиедиаметром « D», которое охватывает цилиндрическую поверхность штока 2 по подвижной посадке,например Н9/f9. В стенке корпусаперпендикулярно его оси, выполнено два отверстия в которыхустановлен калиброванныйболт 3.Кроме того, вдоль осиотверстия корпуса, выполненыдвапаза шириной «z» и длиной «l».В штоке вдоль осивыполненпродольный (глухой) паз длиной«h» (допустимыйход штока) соответствующий по ширинедиаметру калиброванного болта 3 ,проходящего через паз штока.
В нижнейчасти корпуса 1 выполнен фланец с отверстиями длякрепления на фундаменте, ав верхней части штока 2 выполнен фланецдля сопряжения сзащищаемым объектом. Сборка опорызаключаетсяв том, что шток 2 сопрягаетсяс отверстием«D» корпусапо подвижной посадке.Паз штокасовмещают с поперечнымиотверстиями корпусаи соединяюткалиброваннымболтом 3 , с шайбами 4, на которыйс предварительным усилием(вручную) навинчиваютгайку 5, скрепляяшток и корпус в положенииприкоторомнижняяповерхность паза штока контактирует с поверхностью болта (высота опорымаксимальна).
Послеэтогогайку 5 затягивают тарировочнымключом до заданного усилия. Увеличение усилиязатяжки гайки (болта) приводит к уменьшению зазоров «z» корпусаиувеличению усилиясдвига в сопряжении отверстие корпуса-цилиндрштока.Зависимостьусилия трения всопряжении корпус-штокотвеличиныусилия затяжки гайки(болта)определяетсядля каждойконкретной конструкции (компоновки,габаритов, материалов,шероховатостиповерхностей идр.)экспериментально
Е04Н9/02
Опорасейсмостойкая
Предлагаемое техническое решение предназначено для защиты сооружений, объектов и оборудованияот сейсмических воздействий за счет использования фрикционно податливыхсоединений. Известны фрикционные соединения для защиты объектов от динамических воздействий. Известно, напримерБолтовое соединение плоских деталей встык по ПатентуRU 1174616 ,F15B5/02с пр. от 11.11.1983.
Соединение содержит металлические листы, накладки и прокладки. В листах, накладках и прокладкахвыполнены овальные отверстиячерез которые пропущены болты,объединяющие листы, прокладки и накладки в пакет. При малых горизонтальных нагрузкахсилы трения между листамипакета и болтами не преодолеваются. С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание листов или прокладокотносительно накладок контакта листов с меньшей шероховатостью.
Взаимное смещение листов происходит до упора болтовв края овальных отверстийпосле чего соединения работают упруго. После того как все болты соединения дойдут до упорав 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 наружнымиповерхностями сегментов.
Перпендикулярно вертикальной поверхности сегментов, через пазы, проходят запирающие элементы-болты, которые фиксируют сегменты и пластины друготносительно друга.
Кроме того, запирающие элементы проходят через блок поддержки, две пластины, через паз сегмента ификсируют 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 счетдеформации корпусапод действием запорного элемента. В корпусевыполнено 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 корпусувозможность 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 продольныепазыобеспечивают 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, гдена 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», котороеохватывает цилиндрическую поверхность штока 2 предварительно по подвижной посадке,например H7/f7.
В стенке корпусаперпендикулярно его оси,выполнено два отверстия в которыхустановлен 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 продольныйглухой паз длиной«h» (допустмый ход штока)соответствующий поширине 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 2выполнен фланец для сопряжения с защищаемымобъектом. Сборка опоры заключаетсяв том, что шток 2сопрягается с отверстием «D» корпуса по подвижной посадке. Паз штока совмещают с поперечными отверстиями корпуса и соединяют калиброваннымболтом 3,с шайбами 4, нас предварительным усилием (вручную) навинчивают гайку 5, скрепляя шток икорпус в положении при которомнижняяповерхностьпаза штока контактирует споверхностью болта (высота опоры максимальна).
После этого гайку 5затягивают тарировочнымключомдозаданного усилия. Увеличение усилия затяжки гайки (болта)приводит к деформации корпусаи уменьшениюзазоров от «Z»до «Z1» в корпусе, что всвою 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 затяжкигайки (болта) и для каждойконкретной конструкции (компоновки, габаритов, материалов, шероховатости поверхностей, направления нагрузок и др.) определяется экспериментально. Привоздействии сейсмических нагрузокпревышающих силы трения в сопряжении корпус-шток,происходит сдвиг штока, в пределах длины паза выполненного в теле штока, без разрушения конструкции.
Формула (черновик) Е04Н9изобртения165076
Опора сейсмостойкая, содержащая корпус и сопряженный сним подвижный узел (…)закрепленный запорнымэлементомотличающийся тем, чтов корпусе выполнено центральное вертикальное отверстие, сопряженное с цилиндрической поверхностью штока,приэтом шток зафиксирован запорным элементом, выполненным в виде калиброванного болта, проходящего через поперечные отверстия корпуса и через вертикальный паз, выполненный в теле штокаи закрепленный гайкой с заданным усилием, кроме того вкорпусе, параллельно центральной оси, выполнено два открытых паза длинакоторых, от торца корпуса, больше расстояния до нижнейточки паза штока.
Литература.
1. Гладштейн Л. И. Высокопрочные болты для строительных стальных конструкций с контролем натяжения по срезуторцевого 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 длястроительных 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-StrengthBolt Connections in Steel Constructions of Bridges]. STP 006-97.
5. Bolty vysokoprochnyye s garantirovannym mo- mentom zatyazhki rezbovykh soyedineniy dlya stroitel- nykhstalnykh konstruktsiy [High-Strength Bolts with Guaranteed Fixing Torque of Screw Joints for Construction SteelStructures]. 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» № 4/95стр.18 «Использованиесейсмоизолирующегопоясадлясуществующихзданий»,А.И.Коваленко
3. Журнал «Жилищное строительство» № 9/95стр.13 «Сейсмоизоляциямалоэтажныхжилых зданий»,
4.Журнал «Монтажныеи специальные работыв строительстве»№ 4/95стр. 24-25 «Сейсмоизоляция малоэтажныхзданий»,
5.Российская газета от 26.07.95стр.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 1998стр. 3«Уникальныетехнологиивозведенияфундаментовбеззаглубления–дом на грунте. Строительство на пучинистыхи просадочных грунтах»
8.Газета «Земля России» № 2 ( 26 ) стр. 2-3 « Предложение ученых общественной организацииинженеров «Сейсмофонд»–Фонда «Защита и безопасность городов» в области реформы ЖКХ.
9. Журнал «Монтажные и специальныеработыв строительстве» № 11/95стр. 25«Датчик регистрацииэлектромагнитныхволн, предупреждающийо землетрясении -гарантия сохранения вашей жизни!»
См.изобретение№2010136746E04C 2/00 «СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЯИСООРУЖЕНИЯПРИВЗРЫВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМСДВИГОУСТОЙЧИВЫХИ ЛЕГКОСБРАСЫВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ,ИСПОЛЬЗУЮЩИЕСИСТЕМУ ДЕМПФИРОВАНИЯФРИКЦИОННОСТИИ СЕЙСМОИЗОЛЯЦИЮДЛЯПОГЛОЩЕНИЯВЗРЫВНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ» и изобр "Панель противовзрывная" ( положит. решения о выдачи патента по заявкена полезную модель№ 2014131653от 30.07.2014)seismofond.ru197371, Л-д, а/я "газета "ЗемляРОССИИ" моб: (952)229-47-76,zemlyarossii@bigmir.netooseismofond@bigmir.net
Гл.ред ИА «КИА-новости» и газеты "Земля РОССИИ"Коваленко А.И(921) 871-83-96т/ф (812)694-78-10
С рабочими чертежами по креплению оборудованияс помощью ФПС,можно ознакомиться на сайте: http://seismofond.ruhttps://vimeo.com/124118260http://www.youtube.com/watch?v=41MQEShoe2shttp://www.youtube.com/watch?v=9OSsmaCWqpEhttp://www.youtube.com/watch?v=UaEnzatltgghttp://youtube.com/watch?v=9ribfdbpKLkhttps://vimeo.com/124118260
Смотриизобретения с ФПСпроф. дтн Уздина А М : 1143895, 1168755, 1174616. Тел (812) 694 - 78 -10





Рейтинг работы: 0
Количество рецензий: 0
Количество сообщений: 0
Количество просмотров: 9
© 16.05.2018 kiainformburo zemlyarossii
Свидетельство о публикации: izba-2018-2274682

Метки: Оценка сейсмостойкости здания с сейсмозащитой в виде маятниковых сейсмоизолирующих опор с применением упруго -фрикционных систем (У,
Рубрика произведения: Разное -> Философия












1