Сборная сейсмоизолирующая опора здания Советский патент 1988 года по МПК E02D27/34 E04H9/02 

А

4

...,.... , r-LZx:. ..,,.jL.

-k-l Ь -

.6ш

00

00

14

туп t1. Ростверк через свой выступ оперт на верхний торец стойки с возможностью скольжения. Ростверк размещен с зазором относительно стенок отверстия демпфера и относительно верхней поверхности опорного блока. Надо™

Iпорная часть здания жестко соединена с. ростверком. Высота стойки и разме:ры выступов стойки и ростверка опре

делены таким образом, чтобы тангенс угла, образованного вертикалью и пря- мой, соединяющей расположенные по разные стороны от оси стакана углы выступов стойки и ростверка, не превосходил Oj1, Стакан опорного блока выполнен с наклонными стенками. Угол их наклона меньше указанного выше угла. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается выполнения сейсмоизолирующей опоры здания и позволяет снизить сейсмическую нагрузку на надопорную часть здания. Сейсмо- , изолирующая опора состоит из опорного блока 1 со стаканом. 2, стойки 3, ростверка 4 и демпферной плиты 5. Стойка установлена в опорного блока с возможностью качания и меет на нижнем торце выступ 10. Демпфер .размещен на верхней поверхности опор--- ного блока и выполнен с центральным отверстием, соосным стакану. В отвер - стии демпфера размещен ростверк, который на нижней поверхности имеет выс

1

Изобретение относится к строит.Ь ству и касается выполнения опор, не- пользуемых при возведении зданий в сейсмических районах.

Цель изобретения - снижение сейсмической нагрузки на надопорную частв здания.;

На чертеже изображена описываемая опора, вертикальней разрез. j Сейсмоизолирующая опора включает |опорный блок 1 со стаканом 2, стойку J3, ростверк 4 и демпфер 5 в виде пли- 1ты. Над опорная част ь здания б жестко- соединена с ростверком 4. На дно ста-: 1кана 2 уложена металлическая заклад- |ная пластина 7, на которзпо свободно 1установлена стойка 3, нмерэщая по своим торцам закладные пластины 8 и 9. нижний торец стойки снабжен .выступом |10. Стойка 3 имеет возможность совершать качательные перемещения внутри 1стакана 2. Ростверк 4 выполнен внизу с квадратной или круглой в плане плос- :кой металлической закладной пластиной 11 с выступом 12 н свободно опирается этим выступом на верхний торец стойки 3 с возможностью возвратно-посту - пательных перемещений при качании ;стой1да 3, Демпфер 5 отделен от рост- :верка 4 зазором, что дает ему возможность скользить с .сухим трением по верхней поверхности блока 1. Стенки стакана 2 вьшолнены наютонньп-да, расширяющимися кверху. Поперечные размеры стойки 3 и размеры в плане дна ста кана 2 одинаковы. Высота стойки 3 и размеры выступов 10 и 12 определены Таким образом, чтобы тангенс углаЫ-р образованного вертикалью и прямой, соединяющей расположенные по разные стороны от оси стакана углы выступов

0

5

0

5

30

35

40

10 и 12, не превосходил 0,1. Таким образом-, в начале качателъного перемещения стойки 3 мгновенньй вектор направления перемещения ростверка составляет с горизонталью угол о, , тангенс которого не превышает 0,1, Угол наклона стенок стакана меньше угла oi.f, .

I Сейсмоизолирующая опора работает Следующим образом.

При действии сейсмической нагр уз- ки стойка 3 отклоняется от вертикального .положения . Поскольку t g 1,

-сейсмическая нагрузка, действующая на вышележащее здание б, не превосходит одной десятой части веса Q здания б,; т.е. величины 7-балльной расчетной нагрузки. Когда стойка 3 отклоняется от вертикального положения, ростверк

,4 и жестко соединенное с ним здание б совершают поступательное перемещение по .окрузсности радиуса R с центром в точке О. В натзФальных условиях дуга, по которой перемещаются ростверк 4 и здание 6, определяется не только величиной радиуса R, -но и местными упруго пластическими деформациями закладных пластин и бетона в узлах стыка стойки 3 со стаканом 2 и ростверком 4. Эти деформации способствуют уменьшению сейсмической нагрузки на здание 6.

При отклонении стойки 3 от вертикального положегэдя действущая на нее ,нагрузка от веса Q здания б образует восстанавливающий момент с переменным плечом г относительно точки 0.

По мере увеличения угла наклона стойки величина плеча г и, соответственно, восстанавливающий момент М уменьшаются. Как показывают результаты натурных испытаний сейсмоизолирующей опоры,

зависимость между величиной горизонтальной силы, действзпощей на здание 6, и величиной его горизонтального перемещения сзпцественно нелинейна. Теоретически в момент начала перемещения действующая на здание 6 горизонтальная сила Тд равна О,i Q и нелинейно убывает с ростом величины перемещения.

Нелинейная зависимость между силой и перемещением является препятствием для развития резонансных колебаний динамической системы, состоящей из

сборных сейсмоизолирующих опор и опер-| ком 4 и демпфером 5 назначается из

20

того на них пространственно-жесткого здания 6.

Амплитуда колебательного перемещения стойки 2 ограничена стенками.стакана 1. При сильном качании и соударении стойки 3 со стенкой стакана 2 ,горизонтальная динамическая сила, передаваемая на здание 6, ограничена силой Т, достаточной для проскальзывания выступа 12 ростверка 4 по метал- 25 лической закладной пластине 9 стойки 3. В крайнем наклоненном положении стойки 3, когда она прилегает к стенке стакана 2, эта сила равна

Q ( sinp,

Т

условия, чтобы в момент включения д ферной плиты в работу суммарная гор зонтальная сила, действующая на зд ние 6, не превысила 0,1 Q. Это уело вие выполнимо,, поскольку после дост женин силой величины 0,1 Q по мере дальнейшего увеличения перемещения ла нелинейно убывает.

I

Если при сильном землетрясении п

йзошло разрушение стойки 3 или мест ное разрушение в узле рпирания рост верка 4 на стойку 3, или местное ра рушение в узле опирания стойки 3 на дно стакана 2, происходит опускание ростверка 4 на верхнюю поверхность блока 1. В этом , если здание 6 продолжает раскачиваться, существенно возрастают силы сухого трения за счет той части веса здания 6, ко торая действует на опустившийся рост верк 4.

де и - угол наклона стойки к вертикали в ее крайнем положении или, что то же самое, угол наклона к вертикали внутрен ней поверхности стенки стакана;

- коэффициент трения стали по стали С принимается равным 0,2),

Чтобы сила Т не превосходила 0,1Q, полагаем (f.., sin р) 0,1, откуда при frp 0,2 находим, что неравенство соблюдается при tgpsO,1. . I

Однако tgB следует принимать меньшим tgotj, т.е. меньшим 0,1, в противном случае стойка при сильном качании потеряет устойчивость из-за того, что восстанавливающий момент упа- 50 опускание здания 6 на демпфер 5 не

дет до нуля или, более того, превратится в опрокидывающий момент. При tgo(o 0,1 и .tg/3 tgoJo 0,1 сила Т iбудет больше 0,1 Q. Чем ближе величина tg р подходит снизу к величине

tgoio

тем ближе сила Т подходит

сверху к величине 0,1 Q. Незначительное превьшгение силой Т величины О, 1 Q

в рассматриваемом крайнем случае работы сейсмоизолирующей опоры допустимо, поскольку в нормальньк условиях ее работы соударения стойки со стеной стакана происходить не должно.

При раскачивании здания 6 с амплитудой, большей величины зазора меящу ростверком 4 и демпфером 5, последний совершает возвратно-поступательное скольжение по стакану 2 с диссипацией энергии, затрачиваемой на работу сил cvxoro трения между демпфером 5 и блоком 1. Величина зазора между фоствер

-| ком 4 и демпфером 5 назначается из

20

25

35

I .40

45

условия, чтобы в момент включения демпферной плиты в работу суммарная горизонтальная сила, действующая на здание 6, не превысила 0,1 Q. Это уело- , вие выполнимо,, поскольку после дости-г женин силой величины 0,1 Q по мере дальнейшего увеличения перемещения сила нелинейно убывает.

I

Если при сильном землетрясении про йзошло разрушение стойки 3 или местное разрушение в узле рпирания ростверка 4 на стойку 3, или местное разрушение в узле опирания стойки 3 на дно стакана 2, происходит опускание ростверка 4 на верхнюю поверхность блока 1. В этом , если здание 6 продолжает раскачиваться, существенно возрастают силы сухого трения за счет той части веса здания 6, которая действует на опустившийся ростверк 4.

Чтобы опускание ростверка 4 не привело к разрушению здания, начальный зазор между нижней поверхностью ростверка 4 и верхней поверхностью блока 1 составляет не более 1 - 2 см.

, Если под действием сейсмической нагрузки разрушается ростверк 4, происходит опускание здания 6 на демпфер 5. В этом случае также существенно возрастают силы сухого трения демпфера 5 по верхней поверхности блока 1 за счет того веса здания 6, который воспринимает демпферная плита. Чтобы

привело к разрушению здания, начальный зазор между низом здания и верхней поверхностью демпфера 5 устанавливается не более 1 - 2 см.

Во всех рассмотренных случаях разрушения увеличение сил сухого трения способствует гашению колебаний здания 6.

Применение описываемой сборной сейсмоизолирующей опоры для строительства зданий в районах с расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов позволит снизить стоимость строительства и повысить сейсмостойкость самих зданий.

формула изобретения

1, Сборная сейсмоизолирующая опора здания, включающая опорный блок со стаканом, выполненным с наклонными стенками, установленную в стакане с возможностью качения стойку, демпфер и верхний опорный элемент, опертый на верхний торец стойки и жестко соединенный с надопорной конструкцией здания, отличающаяся тем,, что, с целью снижения сейсмической нагрузки на надопорную часть здания, демпфер выполнен в виде плиты, разме

, 10

340336

щенной на опорном блоке и имеющей сквозное соосное со стаканом отверстие, верхний опорный элемент вьтолнен в виде ростверка с выступом на нижней поверхности, размещенным на верхнем торце стойки с возможностью скольжения, а стойка выполнена с выступом на нижнем торце, причем ростверк размещен в отверстии плиты с зазором относительно его стенок и с зазором относительно верхней поверхности опорного блока, а поперечные размеры стойки соответствуют размерам дна стакана. 2. Опора по п.1, отличающая с я тем, что угол, образованный вертикалью и прямой, соединяющими расположенные по разные стороны от оси стакана углы выступов ростверка и стойки, превышает угол наклона стенок стакана, а его тангенс не пре-г вытает О,1.

15

20