Способ нейтрализации сейсмических колебаний и устройство для его реализации Российский патент 2017 года по МПК E02D31/08 

Настоящее изобретение относится к области сейсмологии, области строительства защитных сооружений от силовых воздействий землетрясения и, в частности, может быть использовано для нейтрализации силовых воздействий при землетрясениях и сокращения разрушений от его действия.

Известны различные причины возникновения землетрясения. Чаще всего они возникают в результате взаимодействия тектонических (литосферных) плит, их наездов, напряжений при контактах, давлений и т.п. Возникающие при этом волны давления и напряжения распространяются в земле во все стороны, наиболее опасными из которых являются волны, распространяющиеся по поверхности. Непосредственно на поверхности земли они создают колебания строений и последующие разрушения объектов, жестко закрепленных в нижней части.

Известен способ предотвращения землетрясения путем местного сдвига земной коры в направлении устранения контактных напряжений между переходными фазами недр земли, который осуществляют путем направленного выстрела из орудия, закрепленного на земной поверхности, см. RU 94040422, А62В 37/00 от 28.10.1994.

Известен также способ борьбы с землетрясениями, включающий установку в центральной части многоэтажного дома, так называемого, ядра жесткости в виде железобетонного столба, см. YouTube, Галилео, Сейсмоустойчивые здания.

Однако известный способ защищает только одно возводимое здание и не обеспечивает защиту других зданий, старой постройки, а также инфраструктуру, находящуюся на сейсмоопасной территории: шоссейные магистрали, мосты, путепроводы и т.п. сооружения.

Целью создания настоящего изобретения является достижение технического результата по защите жилых, производственных объектов и инфраструктуры на территории от сейсмических силовых воздействий.

Указанный технический результат для способа, включающего установку железобетонных стержней в центре дома, обеспечивается тем, что предварительно определяют зоны сейсмической активности, выделяют границы территории размещения защищаемых сооружений, инфраструктурных объектов и перед этими границами, рядами устанавливают в земле вертикально и укладывают горизонтально, перпендикулярно к границам территории, нейтрализаторы сейсмических колебаний, при этом нейтрализаторы последующих рядов располагают между нейтрализаторами предшествующего ряда.

Указанный технический результат для устройства, содержащего железобетонные стержни, обеспечивается тем, что содержит нейтрализаторы сейсмических колебаний, с перпендикулярно расположенными к продольным осям нейтрализаторов дисками на концах, с железобетонными стержнями и с промежуточными пружинными вставками.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На Фиг. 1 представлена конструкции нейтрализаторов сейсмических колебаний, состоящих из железобетонных стержней с концевыми дисками на концах и промежуточных пружинных вставок, расположенных вертикально и горизонтально в земле, на Фиг. 2 показан фрагментарный вид сверху расположения нейтрализаторов перед границей защищаемой территории.

Устройство, реализующее способ нейтрализации сейсмических колебаний, включает:

1 - нейтрализаторы;

2 - железобетонные стержни;

3 - концевые диски.

4 - промежуточные пружинные вставки.

Устройство, реализующее заявленный способ, состоит из нейтрализаторов 1 с концевыми дисками 3 на концах, железобетонных стержней 2 и промежуточных пружинных вставок 4. Количество пружинных вставок 4 может быть несколько - одна, две, три и т.д. Их количество определяется наличием свободной площади для размещения нейтрализаторов 1 и возможностью их транспортировки к месту установки. Нейтрализаторы 1 располагают рядами перед границами защищаемой территории, см. Фиг. 2, устанавливают в земле вертикально и укладывают горизонтально, в последнем случае - продольными осями перпендикулярно к границе территории. При этом нейтрализаторы 1 второго, от границы, ряда располагают между нейтрализаторами 1 первого ряда, а нейтрализаторы 1 третьего ряда устанавливают в промежутках между нейтрализаторами 1 второго ряда и т.д.

Заявленный способ нейтрализации сейсмических колебаний реализуется следующим образом.

Предварительно, по статистическим данным, определяют зоны сейсмической активности, после чего выделяют в этой зоне территории расположения поселений, сооружений и инфраструктуры: электростанций, железных дорог, мостов, путепроводов, и т.д. В земле, с наружной стороны защищаемой территории, вдоль ее границ, рядами, устанавливают вертикально и укладывают горизонтально, перпендикулярно к границам территории, нейтрализаторы 1 сейсмических колебаний, см. Фиг. 1. При этом, нейтрализаторы 1 второго ряда располагают между нейтрализаторами 1 первого ряда, а нейтрализаторы 1 третьего ряда устанавливают в промежутках между нейтрализаторами второго ряда, см. Фиг. 2.

При землетрясении, в его центре, возникает одно или серия силовых колебаний, распространяющихся в земной среде в различных направлениях. Наиболее опасными из них являются поверхностные волны. При их перемещении происходит сжатие и/или сдвиг участков почвы в зависимости от их плотности. При приближении силовых воздействий к защищаемой территории силовые волны прежде всего создают давление на первые концевые диски 3 горизонтально размещенных нейтрализаторов 1. Эти силы сжимают пружинные вставки 4, которые поочередно амортизируют и уменьшают силу сейсмических колебаний.

Силовые воздействия сейсмических волн, направленные вглубь земной поверхности, частично затухают при удалении от центра землетрясения, а частично отражаются от более твердых слоев почвы и поднимаются к поверхности земли. Эти силовые воздействия нейтрализуются передними поверхностями первых дисков 3, пружинными вставками 4 вертикально установленных нейтрализаторов 1. Далее силовые воздействия амортизируются внутренними поверхностями последних концевых дисков 3, см. Фиг. 2.

Кроме нейтрализации сил землетрясения горизонтально расположенные в земле нейтрализаторы 1 упрочняют участки своего продольного расположения, что предотвращает образование трещин в земле.

Таким образом, существенно снижается действие горизонтальных и вертикальных сил землетрясения на здания, сооружения и прилегающие объекты инфраструктуры на защищаемой территории.

В макетном варианте, выполненном на базе индикатора высоты всплеска окрашенной жидкости в сосуде, установленном на стенде, по которому наносились калиброванные удары, заявленное изобретение показало свою эффективность.

Заявленное изобретение является новым, ранее неизвестным, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - новизна.

Изобретение может быть реализовано на любом строительном предприятии, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.

Изобретение относится к области сейсмологии, а именно строительству защитных сооружений от силовых воздействий при землетрясении и, в частности, может быть использовано для нейтрализации силовых воздействий при землетрясениях. Способ нейтрализации сейсмических колебаний включает амортизацию зданий и сооружений. Предварительно определяют зоны сейсмической активности. Выделяют территорию размещения защищаемых сооружений инфраструктурных объектов и перед ее границей. Рядами устанавливают в земле вертикально и укладывают горизонтально, перпендикулярно к границам территории, амортизирующие нейтрализаторы сейсмических колебаний. При этом нейтрализаторы второго ряда располагают между нейтрализаторами первого ряда, а нейтрализаторы третьего ряда устанавливают в промежутках между нейтрализаторами второго ряда. Технический результат состоит в обеспечении защиты жилых, производственных объектов и инфраструктуры на территории от сейсмических силовых воздействий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ нейтрализации сейсмических колебаний, включающий амортизацию зданий и сооружений, отличающийся тем, что предварительно определяют зоны сейсмической активности, выделяют территорию размещения защищаемых сооружений инфраструктурных объектов и перед ее границей, рядами устанавливают в земле вертикально и укладывают горизонтально, перпендикулярно к границам территории, амортизирующие нейтрализаторы сейсмических колебаний, при этом нейтрализаторы второго ряда располагают между нейтрализаторами первого ряда, а нейтрализаторы третьего ряда устанавливают в промежутках между нейтрализаторами второго ряда.

2. Устройство для реализации способа нейтрализации сейсмических колебаний по п. 1, содержащее железобетонные стержни, отличающееся тем, что содержит нейтрализаторы сейсмических колебаний с перпендикулярно расположенными к продольным осям железобетонных стержней дисками на концах и с промежуточными пружинными вставками.