Сейсмостойкий фундамент здания, сооружения Советский патент 1992 года по МПК E02D27/34 E02D31/08 

Изобретение относится к строительству и касается, конструкций фундаментов зданий, сооружений, возводимых в сейсмических районах.

Известен сейсмостойкий фундамент здания, сооружения, включающий заполненный жидкостью открытый сверху короб и размещенный в коробе с зазором относительно стенок и днища блок, причем блок соединен с, коробом прсредством пружин, размещенных в боковых зазорах

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сейсмостойкий фундамент эдзция, сооружения, включающий заполненный жидкостью открытый сверху короб и плавучий блок, который размещен в коробе с зазором относительно стенок и днища и соединен с его стенками посредством пружин, причем на нижней поверхности блока посредством ребер образован кессон, частично заполненный сжатым воздухом.

Недостаток известных фундаментов заключается в их недостаточной надежности

Цель изобретения - повышение надежности фундамента при сейсмическом воздействии.

Поставленная цель достигается за счет того, что в сейсмостойком фундаменте здания, сооружения включающем заполненный жидкостью о ткрытый сверху короб и размещенный в коробе с зазором относительно стенок и днища и соединенный с его стенками посредством пружин плавучий блок, на нижней поверхности которого выполнены частично погруженные в жидкость ребра, образующие совместно с нижней поверхностью блока кессон, частично заполненный сжатым воздухом, величина зазора между стенками короба и блоком, площадь боко-ч о о о

вой поверхности погруженной в жидкость части блока и высота слоя сжатого воздуха в кессоне определены соответственно из следующих зависимостей

2б vEJliv + vt

P §g

hb A

где 2б - величина зазора между стенками короба и блоком;

/ - вязкость жидкости;

Н - высота погруженной в жидкость части блока от нижней поверхности ребра;

I - периметр блока;

v - максимальная скорость перемещения блока;

Р - вес здания, сооружения;

ад - допустимое ускорение блока в единицах от ускорения силы тяжести;

t - время перемещения;

S - площадь боковой поверхности погруженной в жидкость части блока;

р - плотность жидкости;

hB - высота слоя сжатого воздуха в кессоне;

А - максимально ожидаемая амплитуда вертикального перемещения блока.

На фиг. 1 изображено здание, сооружение с предлагаемым фундаментом, вертикальный разрез; на,фиг. 2 - фундамент, фрагмент разреза.

Фундамент включает открытый сверху короб 1 и размещенный в нем с зазором пустотелый плавучий блок 2, днище которого снизу выполнено с продольными и поперечными ребрами 3, образующими кессон. Возвратные пружины 4 соединяют вертикальные стенки короба и плавучего блока. Сплошной зазор между коробом и плавучим блоком заполнен жидкостью 5, например водой. Под уровнем жидкости на плавучем блоке размещены нагреватели 6.

Величина зазоров между коробом и плавучим блоком определена из условий плавучести и гидравлического сопротивления при их взаимном перемещении. Основным требованием является обеспечение снижения ускорения перемещения плавучего блока при сейсмическом воздействии на короб до величины, не вызывающей повреждения здания. При этом учитывается вязкое сопротивление воды при ее перемещении в коробе во время сейсмического воздействия. Исходя из изложенного, для обеспечения эффективной изоляции здания, сооружения от сейсмических воздействий в любом направлении величина зазора 26 между стенками короба и блоком определяется из зависимости

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

7д Уб/ц-ЬРКГ4-,

Р Зд

где I - вязкость жидкости;

Н - высота погруженной в жидкость части блока от нижней поверхности ребра:

I - периметр блока

v - максимальная скорость перемещения блока;

Р - вес здания, сооружения;

ад - допустимое ускорение блока в единицах от ускорения силы тяжести (ад « ад/д, где g - ускорение силы тяжести);

t - время перемещения.

Площадь боковой поверхности погруженной в жидкость части блока S определена из условия

,

1,6/9 V2

где р - плотность жидкости,

а высота слоя сжатого воздуха в кессоне he определена из условия формирования воздушной подушки

. д 1 + ад Ьь Аs-

ад

где А - максимально ожидаемая амплитуда вертикального перемещения блока.

При этом 2дН А, где 2ДН - минимальная величина зазора между дном короба и нижней поверхностью ребер.

В процессе возведения фундамента по- сле устройства короба 1 в нем размещают плавучий блок 2, на котором возводится собственно здание. Затем в зазор между корс- бом и плавучим блоком здания заливается вода, заполняющая все пространство, кроме верхней зоны кессона, в которой образуется воздушная подушка. По достижении водой уровня, при котором выталкивающая сила, действующая на плавучий блок 2, уравновесит массу здания, он всплывает. При этом воздушная подушка оказывается в сжатом состоянии за счет перепада гидростатического давления.

При ветровом или ином случайном горизонтальном воздействии пружины 4 не допускают уменьшения горизонтального зазора до величины меньше, чем величина расчетного горизонтального перемещения при сейсмическом воздействии. После прекращения ветрового воздействия пружины 4 вернут плавучий блок в исходное положение.

При горизонтальном сейсмическом воздействии перемещение грунта вместе с коробом 1 будет происходить независимо от

плавучего блока 2, стремящегося по инерции сохранять первоначальное положение. При этом некоторая часть энергии сейсмического воздействия через воду 5, заполняющую зазор, пружины 4 будет передаваться на плавучий блок 2 и соответственно на здание. Однако, учитывая податливость воды, заполняющей зазор и сообщающейся с атмосферой, вода будет перемещаться в пространство между коробом и плавучим блоком, обтекая последний, и сейсмическое воздействие на плавучий блок окажется существенно меньшим (до величины, при которой не требуется усиления конструкций здания против сейсмических воздействий).

При вертикальном сейсмическом воздействии, кроме описанного защитного механизма, в работу включается воздушная подушка, демпфирующая гидравлический удар снизу за счет упругого сжатия воздуха.

Нагреватели обеспечивают неизмен- ность фазового состояния заполняющей короб среды в районах с низкими сезонными температурами.

Формула изобрегения

1. Сейсмостойкий фундамент здания, сооружения, включающий заполненный жидкостью открытый сверху короб и размещенный в коробе с зазором относительно стенок и днища и соединенный с его стен- ками посредством пружин плавучий блок, на нижней поверхности которого выполнены частично погруженные в жидкость ребра, образующие совместно с нижней поверхностью блока кессон, частично за- полненный сжатым воздухом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фундамента при сейсмическом

воздействии, величина б зазора между стенками короба и блоком, площадь S боковой поверхности погруженной в жидкость части блока и высота hc слоя сжатого воздуха в кессоне определены соответственно из следующих зависимостей

R V6/ -H3tv +vt p-Sg

s P-ag . l.qo-v2

,

где ze-величина зазора между стенками короба и блоком ;

/ - вязкость жидкости;

Н - высота погруженной в жидкость части блока от нижней поверхности ребра;

I - периметр блока;

v - максимальная скорость перемещения блока;

Р - вес здания, сооружения;

ад - допустимое ускорение блока в единицах от ускорения силы тяжести;

t - время перемещения;

S-площздь боковой поверхности погруженной в жидкость части блока; р - плотность жидкости;

hi-высота слоя сжатого оздуха в кессо- не

А - максимально ожидаемая амплитуда вертикального перемещения блока.

2. Фундамент по п. Т.отличающий- с я тем, что на боковой поверхности блока на уровне сезонного промерзания грунта размещены нагреватели.

Сущность изобретения: сейсмостойкий фундамент включает открытый сверху короб и размещенный в нем плавучий блок Зазоры между коробом и блоком заполнены жидкостью Нижняя поверхность блока выполнена с ребрами, которые образуют кессон. Кессон частично заполнен сжатым воздухом. Блок соединен со стенками короба пружинами Величина зазора между стенками короба и блоком, площадь боковой поверхности, погружённой в жидкость, части блока и высота слоя сжатого воздуха в кессоне назначены из условия, при котором обеспечивается снижение ускорения перемещения блока при сейсмическом воздействии на короб до величины, не вызывающей повреждения здания, сооружения 1 з п. ф-лы, 2 ил. s- Ё