Вузол з’єднання відтяжок з жорсткими елементами

Вузол з’єднання відтяжок з жорсткими елементами споруд, в якому відтяжки приєднані за до 3 елементи, та елементи, що демпфують, завдяки яким зусилля у вузлі наростають повільніше, та до менших величин. При цьому виникають менші амплітуди вимушених, вільних чи автоколивань (для підвищення надійності, зниження навантаженості та запобіганню руйнування об’єкта). Коливання у відтяжках та жорсткому елементі затухають значно швидше, чим в прототипі. Поставлена задача вирішується тим, що у вузлі з’єднання відтяжок з жорсткими елементами споруд, в якому відтяжки приєднані за допомогою відтяжних фасонок до жорстких елементів, відповідно до корисної моделі, на жорсткому елементі нерухомо відносно нього встановлений хомут з блоками-коробками, в кожній з яких розташовані підпружинені з можливістю зміщення вздовж жорсткого елемента відтяжна фасонка та клин, причому в блоці-коробці закріплені знімні фрикційні накладки, одна з яких, ближня до поздовжньої осі жорсткого елемента, сполучена з робочою поверхнею клина, паралельною осі жорсткого елемента, а інша, що далі від осі, - з відтяжною фасонкою. Сутність корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, на яких зображені: на Фіг.1 - приклади використання корисної моделі: а) у вузлі кріплення відтяжок (1) до стовбура (2) щогли, б) (дані два види споруд) у вузлі кріплення відтяжок (1) до трубопроводу (2), (чи до балочного переходу), до пілонів (3), на Фіг.2 - варіант закріплення єдиного хомута, коли він охоплює всі елементи поперечного перетину жорсткого елементу (стовбура, балки); (Розміщення, кількість відтяжок та кути між ними можуть бути довільними. На схемі вони показані умовно), на Фіг.3 - варіант закріплення декількох хомутів, коли хомути охоплюють, наприклад, кожний із поясів жорсткого елементу окремо, на Фіг.4-6 - показана схема моделі вузла з’єднання відтяжок з жорсткими елементами, де на Фіг.4 показаний, в якості прикладу, для однотрубного пояса (чи для декількох поясів) стовбура щогли з чотирма відтяжками, вид зверху, на Фіг.5 - розріз А-А, і на Фіг.6 - просторові види відтяжної фасонки та клина. Вузол з’єднання відтяжок з жорсткими елементами має хомут (1), який нерухомо закріплений на жорсткому елементі (2), наприклад, на сварці, бовтах, стяжках. На хомуті встановлені блокикоробки (3) в кількості, рівній кількості відтяжок (4), що приєднуються до хомута. Всередині кожної блок-коробки розташовані підпружинені (5) з можливістю зміщення вздовж жорсткого елемента клин (6) та відтяжна фасонка (7). Клин посаджений на ребра (8), направляючі клин. В блоці-коробці встановлено дві фрикційні накладки (9). Одна з яких, ближня до поздовжньої осі жорсткого елемента, сполучена з робочою поверхнею клина, паралельною осі жорсткого елемента, а інша, що далі від осі, - з відтяжною фасонкою. Вузол з’єднання відтяжок з жорсткими елементами працює наступним чином. При вітровому чи сейсмічному впливі на жорсткий елемент споруди (2), на якому встановлений вузол з’єднання з відтяжками, відбувається плав 40435 4 не, перпендикулярне повздовжній осі жорсткого елемента переміщення вузла, до якого кріпляться відтяжки (4). В результаті цього повздовжні зусилля у відтяжках плавно збільшуються. Вони відразу ж демпфуються, їх амплітуда зменшується, так як складова цього зусилля, що паралельна повздовжній осі жорсткого елемента, у відтяжній фасонці (7) викликає вертикальне переміщення відтяжної фасонки вздовж жорсткого елементу за рахунок деформації пружних елементів (5). Відтяжні фасонки підчас переміщення давлять на підпружинені клини (6). Цей тиск розкладається на паралельну та перпендикулярну повздовжній осі жорсткого елемента складові, причому, остання, сила притиснення клина до ближньої до повздовжньої осі жорсткого елемента сторони блок-коробки (3) та сила притиснення відтяжної фасонки до дальньої від повздовжньої осі жорсткого елемента поверхні блока-коробки, створюють при русі сили сухого тертя, які і поглинають енергію коливань системи (відтяжок та жорсткого елемента), перетворюючи її в теплову. Після тривалої експлуатації вузла заміняють закріплену на ближній та дальній від повздовжньої осі жорсткого елемента поверхнях знімну накладку ковзання (9). Ці сили сухого тертя змінюються пропорційно зміщенню відтяжних фасонок відносно блокакоробки. Після припинення впливу, повертання жорсткого елемента в вихідне положення, пружні елементи повертають клини і відтяжні фасонки в початкове положення. Таким чином, забезпечується гасіння коливань жорсткого елементу і відтяжок за рахунок сил сухого тертя у вузлі кріплення відтяжок. Для того, щоб показати ефективність запропонованої корисної моделі, розглянемо два можливих випадки роботи вузла кріплення відтяжки до жорсткого елемента. Відтяжка моделюється як конструкція, що може згинатися та розтягуватися. Нижня опора (див. на прикладі щогли Фіг.1а) - шарнірно-нерухома. Верхня опора - має можливість ковзати вздовж стовбура жорсткої конструкції, причому, цей вузол складається як би з двох вузлів, розміщених на рухомому (в горизонтальному напрямі) стовбурі. Між цими двома вузлами встановлені пружний та дисипативний (фрикційний) елементи. (Диференційні рівняння руху всіх мас відтяжки і маси верхнього опорного вузла на стовбурі умовно не наводяться. В якості прикладу прийнятий кут нахилу хорди відтяжки до вертикального стовбура, що коливається, 45 градусів при її горизонтальній проекції 16м). Збуджуюча дія на систему задається в вигляді горизонтальних кінематичних гармонічних переміщень опорного вузла відтяжки на стовбурі з резонансною частотою першої форми власних коливань відтяжки. (Ці переміщення стовбура можуть бути викликані вітровим чи сейсмічним навантаженням). Нижче, на віброграмах комп’ютерного чисельного експерименту, показані коливання зусиль в нижньому приопорному перетині нитки. Згідно першого варіанту моделювання заявленого пристрою вузол забезпечує абсолютно жорсткий зв’язок відтяжки зі стовбуром. Він в цьо 5 40435 му варіанті, по аналогії з прототипом, не переміщується в вертикальному напрямі по стовбуру. В другому варіанті, коли вузол може вертикально переміщуватись на пружних елементах, в нього введені (в вертикальному напрямі) сили сухого тертя, близькі до раціональних значень. Величина сухого тертя назначалась шляхом підбору із умови максимального гасіння амплітуд коливань зусиль у відтяжці. Очевидно, що застосування і пружного і дисипативного зв’язку у вузлі з’єднання відтяжки зі сто Комп’ютерна верстка C.Литвиненко 6 вбуром приводить до найменшого навантаження конструкцій: і відтяжки, і фасонок, і стовбура. Джерела інформації: 1. Кирсанов Н.М., Висячие и вантовые конструкции -М.: 1981г. 2. Н.С. Стрелецкий, Металлические конструкции -М.: 1961г. - аналог. 3. Дж.П. Ден-Гартог, Механические колебания -М.: 1960г. - аналог. 4. Н.П. Мельников, Справочник. Металлические конструкции – 1999г. - Прототип. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601