СЕЙСМОСТОЙКИЙ ФУНДАМЕНТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1996 года по МПК E02D27/34 

Изобретение относится к гражданскому, промышленному и сельскому строительству и может быть использовано при строительстве сооружений и зданий различного назначения, возводимых в районах с высокой сейсмической активностью как на свайных фундаментах, так и фундаментах на естественном основании.

Известен сейсмический фундамент, содержащий верхнюю и нижнюю фундаментные плиты, между которыми расположены верхняя и нижняя опорные части, смежные поверхности которых имеют полусферические выемки,причем выемки нижней опорной части заполнены вязкой жидкостью, опорные подвижные элементы в виде шаров, расположенные между смежными полусферическими выемками и погруженные в вязкую жидкость, причем радиус шаров меньше радиуса полусферических выемок (авт.св. СССР N 607890, кл. Е 02 D 27/34, 1976).

Известен также сейсмостойкий фундамент, содержащий верхнюю и нижнюю фундаментные плиты, между которыми расположены верхняя и нижняя опорные части, смежные поверхности которых имеют по три полусферических выемки, расположенные в один ряд, опорные подвижных элементы в виде шаров, расположенные между смежными полусферическими выемками, причем радиус шаров меньше радиуса полусферических выемок, и демпфирующие элементы, выполненные в виде футеровок из фрикционного материала и закрепленные на смежных горизонтальных поверхностях верхней и нижней опорных частей (авт.св. СССР N 920115,кл. Е 02 D 27/34, 1976). Однако известные фундаменты не позволяют в достаточной степени гасить резонансные колебания фундамента в горизонтальной плоскости, возникающие при сейсмических толчках.

Сущность изобретения заключается в том, что для обеспечения более эффективного гашения резонансных колебаний фундамента в горизонтальной плоскости эа счет преобразований горизонтальных колебаний в вертикальные в заявленном сейсмостойком фундаменте, содержащем верхнюю и нижнюю фундаментные плиты, между которыми расположены верхняя и нижняя опорные части, смежные поверхности которых имеют полусферические выемки, опорные подвижные элементы в виде шара, расположенные между смежными полусферическими выемками, причем радиус шаров меньше радиуса полусферических выемок и демпфирующие элементы, отличием является то, что верхняя и нижняя опорные части выполнены каждая в виде плиты, полусферичекие выемки для шаров расположены по вершинам равностороннего треугольника, а в качестве демпфирующих элементов установлены гидравлические демпферы и расположены между фундаментными плитами по их периметру в количестве не менее трех таким образом, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости.

Вариант выполнения заявленного сейсмостойкого фундамента отличается тем, что верхняя и нижняя опорные части выполнены каждая в виде ряда, плит, расположенных с зазором в горизонтальной плоскости, на каждое из которых полусферические выемки для шаров расположены по вершинам равностороннего треугольника, а в качестве демпфирующих элементов установлены гидравлические демпферы и расположены между фундаментными плитами по их периметру в количестве не менее трех таким образом, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.l вариант выполнения сейсмостойкого фундамента с опорными частями, выполненными в виде одной плиты каждая; фиг.2 paзpез А-А на фиг.1; фиг.3 фундамент под действием сейсмического толчка; фиг.4 вариант выполнения сейсмостойкого фундамента с опорными частями в виде ряда плит каждая; фиг.5 разрез Б-Б на фиг.4.

Сейсмостойкий фундамент содержит верхнюю фундаментную плиту 1 и нижнюю фундаментную плиту 2, расположенные между ними верхнюю опорную часть 3 и нижнюю опорную часть 4, выполненные в виде одной плиты каждая или ряда плит, расположенных с зазором в горизонтальной плоскости, смежные поверхности которых имеют полусферические выемки 5, расположенные по вершинам равностороннего треугольника. Между смежными полусферическими выемками 5 расположены опорные подвижные элементы в виде шаров 6, радиус которых меньше радиуса полусферических выемок 5. Между фундаментными плитами 1 и 2 по их периметру установлены гидравлические демпферы 7 в количестве не менее трех, которые расположены таким образом, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости. Демпферы 7 прикреплены к нижней фундаментной плите 2 с помощью упоров 8.

Изобретение работает следующим образом. При сейсмическом воздействии на фундамент нижняя опорная часть вместе нижней фундаментной плитой 2 сдвигается в направлении толчка. Верхняя опорная часть 3 вместе с фундаментной плитой 1 сохраняет инерцию покоя в горизонтальной плоскости за счет прокатывания шаров 6 по поверхности полусферических выемок 5. При этом горизонтальная составляющая сейсмической нагрузки на верхнюю опорную часть 3 фундамента значительно снижается вследствии того, что подвижная система элементов фундамента испытывает трение качения и энергия горизонтальной составляющей сейсмической нагрузки расходуется на подъем здания.

После завершения подвижки нижней опорной части 4 с нижней фундаментной плитой 2 оси полусферических выемок 5 и оси шаров 6 оказываются смещенными относительно оси шара. Скатная составляющая нагрузки от массы здания, возникающая при этом, действует в направлении противоположном направлению действия горизонтальной составляющей сейсмической нагрузки. Под воздействием скатной составляющей массы здания верхняя опорная часть 3 вместе со зданием начинает ускоренное движение по поверхности полусферических выемок в обратном направлении. При совпадении в этот момент направления воздействия нового сейсмического толчка с направлением скатывания происходят резонансные колебания. Для исключения резонансных колебаний установлены гидравлические демпферы 7 с регулируемым сопротивлением. В момент скатывания верхней опорной части 3 фундамента сопротивление демпфера 7 движению в горизонтальной плоскости максимальное, в момент подъема минимальное.

Расположение шаров по вершинам равностороннего треугольника позволяет равномерно распределить вертикальные и горизонтальные нагрузки на каждый шар 6.

Выполнение опорных частей 3 и 4 в виде ряда плит позволяет воспринимать фундаменту любые по величине и направлению нагрузки.

Размещение демпферов 7 в количестве не мене трех на фундаменте создает возможность гасить резонансные колебания в горизонтальной плоскости любого направления. Для гашения крутильных колебаний продольные оси демпферов 7 не должны пересекаться в одной точке в вертикальной плоскости. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Фундамент включает верхнюю и нижнюю опорные части. Каждая опорная часть выполнена в виде плиты или ряда плит, расположенных с зазором в горизонтальной плоскости. Смежные поверхности плит опорных частей имеют полусферические выемки, расположенные по вершинам равностороннего треугольника. Между смежными полусферическими выемками расположены опорные подвижные элементы в виде шаров, радиус которых меньше радиуса полусферических выемок. Между фундаментными плитами по их периметру установлены гидравлические демпферы в количестве не менее трех, расположенные таким образом, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

1. Сейсмостойкий фундамент, содержащий верхнюю и нижнюю фундаментные пииты, между которыми расположены верхняя и нижняя опорные части, смежные поверхности которых имеют полусферические выемки, опорные подвижные элементы в виде шаров, расположенные между смежными полусферическими выемками, причем радиус шаров меньше радиуса полусферических выемок, и демпфирующие элементы, отличающийся тем, что верхняя и нижняя опорные части выполнены каждая в виде плиты, полусферические выемки с шарами расположены по вершинам равностороннего треугольника, а в качестве демпфирующих элементов установлены гидравлические демпферы и расположены между фундаментными плитами по их периметру в количестве не менее трех так, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости. 2. Сейсмостойкий фундамент, содержащий верхнюю и нижнюю фундаментные плиты, между которыми расположены верхняя и нижняя опорные части, смежные поверхности которых имеют полусферические выемки, опорные подвижные элементы в виде шаров, расположенные между смежными полусферическими выемками, причем радиус шаров меньше радиуса полусферических выемок, и демпфирующие элементы, отличающийся тем, что верхняя и нижняя опорные части выполнены каждая в виде ряда плит, расположенных с зазором в горизонтальной плоскости, на каждой из которых полусферические выемки с шарами расположены по вершинам равностороннего треугольникам, а в качестве демпфирующих элементов установлены гидравлические демпферы и расположены между фундаментными плитами по их периметру в количестве не менее трех так, что их продольные оси не пересекаются в одной точке в вертикальной плоскости.