Сейсмостойкая опора Советский патент 1984 года по МПК E02D27/34 

Изобретение етносится к сейсмостойкому строительству, а именно к конструкциям опор сейсмических зданий, сооружений. Известен фундамент сейсмостойкого здания, включающий опорные пояса со стаканами и цилиндрическую стойку со сферическими торцами, ко торые снабже ны линзообразными вкладышами из мате риала, обладающего диссипативными свойствами fl . Недостатками этой опоры являются малая деформативиость в вертикальном и горизонтальном направлениях и нена дежность в эксплуатации. Наиболее близким к предлагаемому является сейсмостойкая опора, включающая опорные пояса с противолежащими коническими углублениями, выпол ненными со сферическим углублением в их центре, между которыми размещен промежуточный подвижный элемент в . виде тела вращения 2.1. Указанная опора снижает горизонтальную сейсмическую нагрузку на здание, сооружение, но не защищает от вертикальных сейсмических толчков. Цель изобретения - уменьщение вер тикальных сейсмических нагрузок. Поставленная цель достигается тем что в сейсмостойкой опоре, включающе нижний и верхний опорные пояса с противолежащими расщиряющинися к обращенным друг к другу поверхностям поясов углублениями, каждое из которых выполнено в средней части в виде сферы, а в периферийной - в виде усе ченного конуса, и размещенный в углублениях поясов промежуточный подвижный элемент ввиде тела вращения, промежуточный элемент выполнен составным из верхнего и нижнего оснований и размещенной между ними зафиксированной от горизонтальных перемещений плиты, причем на обраценных друг к другу поверхностях оснований и плиты образованы коаксиально расположенные кольцевые выемки, в которых установлены верхние и нижние упругие вкладыши, каждый из которых выполнен в виде торовой оболочки, за полненной материалом с диссипативными свойствами, при этом торовые оболочки одной пары верхних и нижних вкладыщей расположены в соответствукицих выемках без зазоров и имеют различные прочности, а торовые оболочки другой пары верхних и нижних вкладьпиеи расположены в соответствующих выемках с зазором относительно поверхностей выемок и также имеют различные прочности, причем прочность оболочек этой пары превьшает прочность оболочек первой пары. На чертеже изображена предлагаемая сейсмостойкая опора, вертикальный разрез. Сейсмостойкая опора состоит из нижнего 1 и верхнего 2 опорных поясов, выполненных с углублениями 3, которые на периферии имеют коническую поверхность, а в средней части сферическую. Между поясами 1 и 2 размещен промежуточный подвижный элементвыполненный из нижнего 4 и верхнего 5упругих оснований и размещенной между ними упругой плиты 6. Основания 4 и 5 и плита 6 выполнены с коаксиально расположенными кольцевыми выемками под упругие нижние вкладыши 7 и 8 и верхние вкладыши 9 и 10. Каждый вкладьш выполнен в виде торовой оболочки, заполненной материалом с диссипативными свойствами, например неопреном. Один из нижних вкпадьтей, например 7, составляет с верхним вкладыщем, например 10, пару вкладьщ1ей, размещенных в выемках без верхнего зазора, причем в этой паре один из вкладышей, например 10, имеет прочность больше, чем прочность другого вкладьша, например 7. Остальные вкладыши, например 8 и 9, образуют другую пару вкладышей, размещенных в выемках с верхних зазором. Прочность одного из вкладьш1ей этой пары, например 8, меньше прочности другого вкладьшга, например 9, но при этом превьшгает прочность вкладышей 7 и 10 другой пары. Основания 4 и 5 для повышения устойчивости подвижного элемента ч статическом состоянии могут иметь наружные поверхности в форме полуэллипсоида вращения. Фиксация оснований 4 и 5 относительно друг друга и плиты 6 осуществляется посредством колец 11, скрепленных с плитой 6 и свободно перемещакицихся в вертикальном направлении в пазах 12 оснований 4 и 5. Соединение всех частей промежуточного подвижного элемента в единую систему осуществляется с помощью болтов I3 с пружинами 14. Зазор между плитой 6и основаниями 4 и 5 снаружи закрыт

3

111511ЖИМИЫМ кольцом 15, прнкрегшениь к тьчите 6.

Для большей податливости в вертикальном направлении и расширения диапазона и количества погашаемых вертикальных сейсмических воздействий опора может иметь более двух рядов пкладышей и более двух вкладьпией в каждом ряду.

Оптимальные жесткости и несущая способность вкладышей 7-10 и плиты

6подбираются на основании деформационных и прочностных расчетов. Все части сейсмостойкой опоры, кроме вкладышей-7-10, могут быть выполне:НЫ из стали.

Сейсмостойкая опора работает следующим образом.

Произвольные сейсмические воздействия на здание, сооружение можное разложить на вертикальные и горизонтальные .

Устойчивость здания, сооружения при действии горизонтальной составляющей перемещения основания обеспечивается податливостью, которую допускает сейсмостойкая опора в горизонтальной плоскости. При сейсмическом горизонтальном смещении основания вместе с ним перемещается нижний опорный пояс 1. При этом промежуточный подвижный элемент выкатывается из углубления 3, а верхний опорный пояс 2, связанный с большой инерционной массой здания, сооружения, остается в исходном положении. При ослаблении интенсивности горизонтальных сейсмических толчков подвижный элемент скатывается обратно в углубления. Гашение горизонтальных колебаний осуществляется благодаря коническим поверхностям в опорных поясах и поверхностям промежуточного подвижного элемета в форме эллипсоида вращения.

Уменьшение действия вертикальных составлякнцих сейсмических перемещений основания на здание, сооружение обеспечивается повышенной податливостью сейсмостойкой опоры в вертикальном направлении. При сейсмических воздействиях небольшой интенсивности податливость сейсмостойкой опоры определяется суммарной жесткостью оснований 4 и 5 и вкладьшгей

7и 10 первой пары.

При более интенсивных сейсмических воздействиях, характеризующихся

760Л

преобладанием колебаний первого расчетного уровня, разрушается вкладыш 7, прочность которого соответствует сейсмической нагрузке этого уровня. При этом выбирается верхний зазор между вкладьштем 8 и плитой 6. Включается в работу вкладьш 8.

При дальнейшем возрастании интенсивности сейсмических воздействий,.

т.е. при достижении нагрузок второго расчетного уровня интенсивности, разрушается более слабый чем 8 и 9 вкладьш 10 и выбирается верхний зазор между вкладышем 9 и верхним основанием 5. Включается в раброту вкладьпи 9.

При появлении новых сейсмических толчков, интенсивность которых соответствует третьему расчетному уровню

и прочности вкладыша 8, выходит из строя вкладыш 8 и полностью выбирается зазор по краю между нижним основанием 4 и плитой 6.

При новом более интенсивном сейсмическом воздействии, соответствующем четвертому расчетному уровню и прочности вкладьша 9, выключается из работы вкладьш 9 и полностью выбираются зазоры по краям между верхним основанием 5 и плитой 6, а также в центре, где вертикальный выступ 16 начинает изгибать плиту 6.

При дальнейшем возрастании новых сейсмических воздействий вертикального направления возможно разрушение плиты 6 выступом 16, после чего промежуточный подвижный элемент начинает работать как замкнутая упругая эллипсоидообразная оболочка без вкладышей, которые все разрушились.

Таким образом, с помощью последовательно выключающихся вкладьппей 7-10 и плиты 6 в промежуточном подвижном элементе оказывается возможным погасить серию из пяти последовательно возрастающих сейсмических воздействий, в результате этого уменьшается вертикальная сейсмическая нагрузка на здание, сооружение и повьшается эффективность снижения произвольно направленных сейсмических воздействий .

Предлагаемая конструкция сейсмостойкой опоры проста в изготовлении, монтаже, надежна в работе и экономии на.

СЕЙСМОСТОЙКАЯ ОПОРА, включающая нижний и верхний опорные пояса с противолежащими расширяющимися к обращенным друг к другу поверхностям поясов углублениями, каждое из которых выполнено в средней части в виде сферы,а в периферийной - в виде усеченного конуса, и размещенный в углублениях поясов промежуточный подвижный элемент в виде тела вращения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения вертикальных сейсмических нагрузок, промежуточный элемент выполнен составным из верхнего и нижнего оснований и размещенной между ними зафиксированной от горизонтальных перемещений плиты, причем на обращенных друг к поверхностях оснований и плиты образованы коаксиашьно расположенные кольцевые выемки, в которых установлены верхние и нижние упругие вкладьшш, каждый из которых выполнен в виде торовой оболочки, заполненной мате риалом с диссипативными свойствами, при этом торовые оболочки одной пары верхних и нижних вкладьшей расположены в соответствующих выемках без i зазоров и имеют;различные прочности, а торовые оболочки другой пары верх(Л них и нижних вкладышей расположены в соответствующих выемках с зазором относительно поверхностей выемок и также имеют различные прочности, причем прочность оболочек этой пары превьта.ет прочность оболочек первой пары. со