ОПОРА СЕЙСМОСТОЙКОЙ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК E02D27/34 E04H9/02 

Техническое решение относится к основным элементам здания, которые обеспечивают сейсмостойкость самого здания при любой величине амплитуды и направлении колебания с учетом статистических значений колебаний для данной местности. Возможно получение значительного запаса по прочности для универсальности применения опоры.

Кроме предохранения здания от колебаний опора позволяет сохранить здание и при наводнении при разливе рек, причем эти стихийные бедствия часто совпадают и усугубляются при намокании фундамента, что приводит к потере прочностных характеристик.

Известны сейсмостойкие конструкции зданий, когда устойчивость обеспечивается повышенной прочностью самого блока здания, что сейчас и делается. Однако такое техническое решение не позволяет эффективно защитить здание от колебаний, а от наводнения тем более при намокании и пропитывании фундамента водой. Имеются технические решения, которые снижают усилие при передаче от опор к самому зданию. Опоры таких зданий выполняют либо в виде шарнирно опирающихся свай (а. с. N 1654461, 1991 г., кл. E 04 H 9/02), либо опоры выполняют в виде стоек, которые в радиальном направлении соединяются с блоком здания амортизаторами, а плиты сверху и снизу здания соединены между собой и верхней частью опоры в виде стойки, которая размещена внутри шахты, тягами (патент Германии N 3325783, 1984 г., кл. E 04 H 9/02).

Общими недостатками можно считать достаточно значительную жесткость опоры, зависимость от трения и размещение ниже центра масс (первый аналог), невозможность обеспечения колебаний и их ограничений за счет амортизаторов, почти полная передача колебаний в вертикальном направлении.

Наиболее близким можно считать техническое решение по патенту RU N 2074303, 1994 г., кл. E 04 H 9/02. Известная сейсмостойкая конструкция здания содержит опору со стойкой, закрепленной на фундаменте, с чашей в своей верхней части и стаканом, обращенным дном к дну чаши, и заполненной жидкостью между ними с расстоянием между стенками чаши и стаканом, соответствующим максимальной амплитуде колебаний при землетрясении, причем стакан соединен арматурой с нижней плитой блока здания, которая размещена с зазором относительно грунта с размером не менее максимальной величины вертикальной амплитуды колебания.

Можно отметить следующий недостаток: размер объема внутри чаши требует искажения внешнего вида здания, в особенности для многоэтажного, хотя и масса самой жидкости мала и встретит затруднения при архитектурной проработке здания, да и вообще размеры вспомогательных элементов здания не должны влиять на внешний вид, т. е. необходимо снизить объем опор, чтобы они не влияли на вид здания.

Такой технический результат достигается тем, что в опоре сейсмостойкой конструкции здания, которая содержит стойку, закрепленную на фундаменте, с чашей в своей верхней части и стаканом внутри с жидкостью между ними и расстоянием между чашей и стаканом, соответствующим максимальной амплитуде возможных колебаний, причем стакан соединен арматурой с опорной нижней плитой блока здания, которая размещена с зазором относительно грунта с размером более амплитуды колебаний вертикальных и возможного подтопления, согласно изобретению, внутри чаши со стаканом размещают последовательно внутри пары чаш со стаканом с жидкостью между ними и воздушным зазором между парами и подвижным соединением, и переливным уровнем с его повышением от внешней пары к внутренней при соединении их со сливной магистралью гибкими трубками, причем каждая чаша соединена со стойкой через арматуру, а стаканы - с блоком здания.

На чертежах упрощенно представлено техническое решение, позволяющее воплотить его для различных вариантов здания.

На фиг. 1 представлена сама опора в разрезе по оси, на фиг. 2 - разрез здания в двух вариантах исполнения с размещением опоры внутри здания и выше него, на фиг. 3, 4, 5 - вид сверху на здание при различном размещении опор.

Опора содержит стойку 1, закрепленную на фундаменте 2. В верхней части стойки 1 закреплена пара: чаша 3 и стакан 4 с жидкостью между ними 5 и гибкой трубкой 6, определяющей переливной уровень жидкости 5. Таких пар чаша 3 и стакан 4 размещено последовательно несколько, определяемых расчетом, т. к. каждая пара будет увеличивать подъемную силу почти пропорционально числу пар. Между внешней поверхностью стакана 4 и следующей чашей образована воздушная полость с обеспечением подвижной посадки с запасом (образованы сваркой). Все чаши соединены между собой арматурой 7, а все стаканы 4 соединены с арматурой 8 с опорной нижней плитой 9 блока здания 10. На нижней плите 9 закреплены грузы 11 сменные. Такие опоры могут быть установлены внутри (левая часть фиг. 2) или выше блока здания 10, а в плане: вне здания с арматурой по диагонали или вне здания (фиг. 3, 4) - одна или более, или внутри здания - при его протяженности (фиг. 5). Всегда соединение стаканов 4 осуществляют выше жидкости в крайнюю внутреннюю полость между чашей 3 и стаканом 4, есть и запорная арматура (все эти элементы условно не показаны). Откачку жидкости лучше всего осуществлять сифоном. При возникновении любого направления колебаний будет перемещаться опора на фундаменте; будет меняться зазор между чашей и стаканом 3, 4 без силового контакта, т.к. массы предварительно уравновешены грузами 11. Обязательно в водной среде должны быть гибкие вставки (не показаны условно), чтобы возвращать в начальное положение все чаши и стаканы 3, 4, т.к. силовая система может привести к касанию поверхностей стакана и чаши 3, 4.

Замечания:
1. Достигаются все поставленные цели:
- полная силовая развязка блока здания и опоры, причем при любом возможном возмущении и даже перекосе стойки;
- достигается полная независимость от наводнения любого уровня;
- сам блок здания может быть любого размера и любых материалов по массе, т. к. каждая пара чаша-стакан практически увеличивает подъемную силу в два раза;
- все внешние коммуникации могут быть либо разрушаемыми, либо гибкими;
- если фундамент выполнен со штангами радиальными, то и при трещине здание будет цело;
- система проста, дешева, не меняет традиционный вид и может быть использована в любой местности;
- в качестве наружной чаши может быть использована и сама стойка, если она полая и значительных размеров для больших зданий;
- вода может быть использована и для тушения пожара, которая расположена между чашами и стаканами, при низких температурах можно организовать протечку постоянную горячей воды малого расхода.

Изобретение относится к области строительства, а именно к основным элементам здания, которые обеспечивают сейсмостойкость самого здания. Технический результат заключается в обеспечении сейсмостойкости здания при любой величине амплитуды и направлении колебания, сохранности здания при наводнении при разливе рек, а также в снижении объема опор, влияющих на вид здания. Опора сейсмостойкой конструкции здания содержит стойку, закрепленную на фундаменте, с чашей в своей верхней части и стаканом внутри с жидкостью между ними и расстоянием между чашей и стаканом, соответствующим максимальной амплитуде возможных колебаний, причем стакан соединен арматурой с опорной нижней плитой блока здания, которая размещена с зазором относительно грунта с размером более амплитуды колебаний вертикальных и возможного подтопления. Внутри чаши со стаканом размещены пары чаша - стакан с жидкостью между ними и воздушным зазором между парами с обеспечением подвижного соединения и переливными уровнями с повышением к центру опоры, которые соединены гибкими трубками со сливной магистралью, причем все чаши соединены с нижней опорной плитой через арматуру, а стаканы - с блоком здания. 5 ил.

Опора сейсмостойкой конструкции здания, содержащая стойку, закрепленную на фундаменте с чашей в своей верхней части и стаканом внутри с жидкостью между ними и расстоянием между чашей и стаканом, соответствующим максимальной амплитуде возможных колебаний, причем стакан соединен арматурой с опорной нижней плитой блока здания, которая размещена с зазором относительно грунта с размером более амплитуды колебаний вертикальных и возможного подтопления, отличающаяся тем, что внутри чаши со стаканом размещены пары чаша - стакан с жидкостью между ними и воздушным зазором между парами с обеспечением подвижного соединения и переливными уровнями с повышением к центру опоры, которые соединены гибкими трубками со сливной магистралью, причем все чаши соединены с нижней опорой плитой через арматуру, а стаканы - с блоком здания.