RU128211U1

RU128211U1 - SEISMIC ISOLATING FOUNDATION (OPTIONS)

Info

Publication number: RU128211U1
Application number: RU2013102267/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Салов; Сергей Николаевич Хорев
Original assignee: Владимир Михайлович Салов; Сергей Николаевич Хорев
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2013-05-20

Abstract

1. Сейсмоизолирующий фундамент, содержащий фундаментную плиту, основание, погруженное на дно котлована, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде многослойной засыпки из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров, ограниченной прокладками, установленными по стенкам котлована, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например, тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения.2. Сейсмоизолирующий фундамент, содержащий фундаментную плиту, свайное основание с оголовком, погруженное в грунт, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде кассеты, охватывающей многослойную засыпку из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров и выполненной с возможностью перемещения по оголовнику свайного основания, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например, тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения, а оголовок свайного основания снабжен ограничителями перемещения кассеты.3. Фундамент по п.2, в котором основание выполнено многосвайным с оголовком в виде бетонного ростверка.1. A seismic insulating foundation containing a foundation plate, a base immersed on the bottom of the pit, and a damping element placed between them in the form of a multilayer bed of spherical bearings of at least three different diameters, limited by gaskets installed on the walls of the pit, with each bearing contains internal and external metal spheres, the space between which is filled with a slightly viscous non-freezing liquid, for example, antifreeze, and metal balls adjacent to both of these m areas, with kacheniya.2. A seismic insulating foundation containing a foundation plate, a pile base with a head immersed in the ground, and a damping element placed between them in the form of a cartridge covering a multilayer bed of spherical bearings of at least three different diameters and made to move the pile base around the headband, each bearing contains internal and external metal spheres, the space between which is filled with a low-viscosity non-freezing liquid, for example, antifreeze, and metal with balls adjacent to both of these spheres with the possibility of rolling, and the tip of the pile base is equipped with limiters for moving the cartridge. 3. The foundation according to claim 2, in which the base is multi-pile with a tip in the form of a concrete grillage.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению сейсмоизолирующих фундаментов зданий и сооружений в районах, подверженных землетрясениям.The utility model relates to the field of construction, namely, the construction of seismic insulating foundations of buildings and structures in areas prone to earthquakes.

Уровень техникиState of the art

Известен сейсмоизолирующий фундамент фирмы Spie Batignolle [Инженерно-строительный журнал, №3, 2010 стр.56-60, рис.6], выбранный в качестве прототипа.Known seismic insulating foundation of the company Spie Batignolle [Civil Engineering Journal, No. 3, 2010 p.56-60, Fig. 6], selected as a prototype.

Прототип содержит фундаментную плиту, основание с оголовком, погруженное на дно котлована, и размещенный между ними демпферный элемент. В прототипе демпферный элемент выполнен в виде последовательно установленных неопреновой прокладки и фрикционных пластин. В стационарном состоянии силы трения между фрикционными пластинами обеспечивают неподвижность фундаментной плиты относительно основания. При сейсмических воздействиях силы трения преодолеваются и неопреновая прокладка демпфирует колебания фундаментной плиты относительно основания, предотвращая разрушение здания или сооружения, если частоты и моды (пространственные формы) их сейсмических колебаний соответствуют характеристикам демпферного элемента и фундамента в целом.The prototype contains a foundation plate, a base with a head, immersed at the bottom of the pit, and a damper element located between them. In the prototype, the damper element is made in the form of sequentially installed neoprene gaskets and friction plates. In a stationary state, the friction forces between the friction plates ensure the motion of the foundation plate relative to the base. Under seismic effects, friction forces are overcome and the neoprene pad damps the vibrations of the foundation plate relative to the base, preventing the destruction of the building or structure if the frequencies and modes (spatial forms) of their seismic vibrations correspond to the characteristics of the damper element and the foundation as a whole.

Недостаток прототипа - ограниченность диапазонов демпфирования колебаний по частоте и моде и неэффективность сейсмоизоляции в широком диапазоне частот и мод сейсмических колебаний, реально возникающих при различных видах землетрясений.The disadvantage of the prototype is the limited ranges of vibration damping in frequency and mode and the inefficiency of seismic isolation in a wide range of frequencies and modes of seismic vibrations that actually occur during various types of earthquakes.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Технический результат полезной модели - расширение спектров мод и частот, в которых фундамент обеспечивает надежную сейсмоизоляцию зданий и сооружений.The technical result of the utility model is the expansion of the spectra of modes and frequencies in which the foundation provides reliable seismic isolation of buildings and structures.

Предметом групповой полезной модели являются два варианта сейсмоизолирующего фундамента.The subject of a group utility model are two variants of a seismic isolating foundation.

Сейсмоизолирующий фундамент по первому варианту содержит фундаментную плиту, основание, погруженное на дно котлована, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде многослойной засыпки из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров, ограниченной прокладками, установленными по стенкам котлована, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения.The seismic insulating foundation according to the first embodiment contains a base plate, a base immersed on the bottom of the pit, and a damping element placed between them in the form of a multilayer filling of spherical bearings of at least three different diameters, limited by gaskets installed on the walls of the pit, with each bearing contains internal and external metal spheres, the space between which is filled with a weakly viscous non-freezing liquid, such as antifreeze, and metal balls adjacent both these spheres to roll.

Сейсмоизолирующий фундамент по второму варианту содержит фундаментную плиту, свайное основание с оголовком, погруженное в грунт, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде кассеты, охватывающей многослойную засыпку из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров и выполненной с возможностью перемещения по оголовнику свайного основания, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например, тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения, а оголовок свайного основания снабжен ограничителями перемещения кассеты.The seismic insulating foundation according to the second embodiment contains a base plate, a pile base with a head immersed in the ground, and a damping element placed between them in the form of a cassette covering a multilayer bed of spherical bearings of at least three different diameters and made to move along the head of the pile base, with each bearing containing internal and external metal spheres, the space between which is filled with a low-viscosity non-freezing liquid, for example, toso ohm, and metal balls adjacent to both said areas in rolling and headroom pile foundation is provided with limit stops the cassette.

Последний вариант имеет развитие, которое состоит в том, что основание выполнено многосвайным с оголовком в виде бетонного ростверка.The last option has a development, which consists in the fact that the base is multi-pile with a head in the form of a concrete grillage.

Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 и 3 представлены фундаменты по первому и второму вариантам соответственно, а на фиг.2 показана конструкция подшипников, используемых в обоих вариантах полезной модели.Figures 1 and 3 show the foundations of the first and second variants, respectively, and figure 2 shows the design of the bearings used in both variants of the utility model.

Осуществление вариантов полезной модели с учетом развитияImplementation of developmental utility model options

Фундамент по первому варианту (фиг.1) содержит фундаментную плиту 1, основание 2, погруженное на дно котлована, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде многослойной засыпки из сферических подшипников 3, имеющих различные диаметры, например, 0,25, 0,5 и 1,0 м. Многослойная засыпка ограничена прокладками 4, установленными по стенкам котлована.The foundation according to the first embodiment (Fig. 1) contains a foundation plate 1, a base 2, immersed on the bottom of the pit, and a damping element placed between them in the form of a multilayer backfill from spherical bearings 3 having different diameters, for example, 0.25, 0.5 and 1.0 m. The multilayer backfill is limited by gaskets 4 mounted on the walls of the pit.

Подшипник 3 (фиг.2) содержит внутреннюю 5 и внешнюю 6 металлические сферы, пространство 7 между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например тосолом, и металлическими шариками 8, примыкающими к сферам 5 и 6 с возможностью качения.Bearing 3 (figure 2) contains inner 5 and outer 6 metal spheres, the space 7 between which is filled with a low-viscosity non-freezing fluid, such as antifreeze, and metal balls 8 adjacent to the spheres 5 and 6 with the possibility of rolling.

Фундамент по второму варианту (фиг.3) содержит фундаментную плиту 1, погруженное в грунт свайное основание 9 с оголовком 10. Между плитой 1 и оголовком 9 размещен демпфирующий элемент в виде кассеты 11, охватывающей многослойную засыпку из подшипников 3, имеющих различные диаметры, например, 0,25, 0,5 и 1,0 м. Оголовок 10 снабжен ограничителями 12.The foundation according to the second embodiment (Fig. 3) contains a foundation plate 1, a pile base 9 immersed in the ground with a head 10. Between the plate 1 and the head 9 there is a damping element in the form of a cassette 11, covering a multilayer backfill of bearings 3 having different diameters, for example , 0.25, 0.5 and 1.0 m. The head 10 is equipped with limiters 12.

Кассета 11 выполнена с возможностью перемещения по оголовку 10 свайного основания 9 в пределах, задаваемых ограничителями 12. Во втором варианте фундамента также используются подшипники описанной выше конструкции (фиг.2).The cassette 11 is arranged to move along the head 10 of the pile base 9 within the limits defined by the limiters 12. In the second embodiment of the foundation, bearings of the design described above are also used (FIG. 2).

Фундамент по первому варианту сооружается следующим образом.The foundation in the first embodiment is constructed as follows.

В предварительно подготовленном и защищенном от обрушения котловане дно засыпается щебенкой и бетонируется с образованием (после набора прочности бетоном) щебеночно-бетонного основания 2. Затем по стенкам котлована монтируются прокладки 4 (например, в виде пакетов использованных автомобильных покрышек). Затем свободный объем котлована послойно заполняется подшипниками 3, по меньшей мере, трех различных диаметров, начиная с подшипников меньшего диаметра. По мере формирования многослойной засыпки диаметры подшипников 3 в ее слоях увеличивают. Фундаментная плита 1 над многослойной засыпкой подшипников 3 формируется поэтапной заливкой бетона методом скользящей опалубки.In a previously prepared and protected from collapse pit, the bottom is covered with gravel and concreted with the formation (after building strength with concrete) of crushed stone-concrete base 2. Then, gaskets 4 are mounted on the walls of the pit (for example, in the form of packages of used car tires). Then the free volume of the pit is layer-by-layer filled with bearings 3 of at least three different diameters, starting with bearings of a smaller diameter. As the formation of a multilayer backfill, the diameters of the bearings 3 in its layers increase. The base plate 1 above the multilayer filling of the bearings 3 is formed by the stepwise pouring of concrete by the sliding formwork method.

Работает фундамент по первому варианту следующим образом. При землетрясениях сейсмические колебания погруженного в грунт основания воздействуют на многослойную засыпку подшипников 3. Благодаря способности внешней сферы 6 каждого подшипника 3 скользить по вращающимся в среде тосола шарикам 8 относительно внутренней сферы 5, подшипники 3 упруго перемещаются относительно друг друга (подобно пузырям кипящего слоя) в соответствии с воздействующими на них силами. Тем самым фундаментная плита 1 изолируется от прямого воздействия колебаний основания 2. При больших амплитудах колебаний плита 1 может перемещаться в горизонтальных направлениях, а многослойная засыпка подшипников 3 остается между прокладками 4.The foundation works according to the first option as follows. During earthquakes, the seismic vibrations of the base immersed in the soil affect the multilayer filling of the bearings 3. Due to the ability of the outer sphere 6 of each bearing 3 to slide along balls 8 rotating in the antifreeze medium relative to the inner sphere 5, the bearings 3 elastically move relative to each other (like bubbles of a fluidized bed) in accordance with the forces acting on them. Thus, the base plate 1 is isolated from the direct effects of vibrations of the base 2. With large amplitudes of vibrations, the plate 1 can move in horizontal directions, and the multilayer filling of the bearings 3 remains between the gaskets 4.

В результате колебания основания 2 демпфируются в широком спектре частот и мод, изолируя фундаментную плиту 1 от разрушающего сейсмического воздействия.As a result, the vibrations of the base 2 are damped in a wide range of frequencies and modes, isolating the base plate 1 from the destructive seismic effect.

Фундамент по второму варианту сооружается следующим образом.The foundation according to the second option is constructed as follows.

После сооружения в грунте свайного основания 9, имеющего одну или несколько свай, на нем монтируется оголовок 10 с ограничителями 12 перемещения кассеты 11. В случае нескольких свай оголовок 10 выполняется в виде объединяющего их ростверка. Па оголовок 10 устанавливается кассета 11, в которую послойно засыпают сферические подшипники 3, по меньшей мере, трех различных диаметров, начиная с подшипников меньшего диаметра. По мере формирования многослойной засыпки диаметры подшипников 3 в ее слоях увеличивают. Фундаментная плита 1 устанавливается на многослойной засыпке подшипников 3, охваченной кассетой 11.After the construction of a pile foundation 9 in the soil having one or more piles, a head 10 is mounted on it with limiters 12 to move the cassette 11. In the case of several piles, the head 10 is made in the form of a grill connecting them. Pa head 10, a cassette 11 is installed, into which spherical bearings 3 of at least three different diameters are poured in layers, starting from bearings of a smaller diameter. As the formation of a multilayer backfill, the diameters of the bearings 3 in its layers increase. The base plate 1 is mounted on a multilayer backfill of bearings 3, covered by a cassette 11.

Фундамент по второму варианту работает аналогично фундаменту по первому варианту полезной модели, за исключением того, что кассета 11, заполненная слоями подшипников 3, имеет дополнительную возможность локальных перемещений по поверхности оголовка 10 между ограничителями 12.The foundation according to the second embodiment works similarly to the foundation according to the first embodiment of the utility model, except that the cassette 11, filled with layers of bearings 3, has the additional possibility of local movements along the surface of the head 10 between the stops 12.

Предлагаемые варианты фундамента способны изолировать здание, мост, виадук и другие сооружения от сейсмических колебаний широкого спектра частот и мод, благодаря тому, что слои подшипников различного диаметра, свободно перемещаясь, относительно друг друга, эффективно гасят воздействующие на них механические колебания независимо от их направления в пространстве.The proposed foundation options are able to isolate a building, bridge, viaduct and other structures from seismic vibrations of a wide range of frequencies and modes, due to the fact that the layers of bearings of different diameters, freely moving relative to each other, effectively dampen mechanical vibrations acting on them, regardless of their direction in space.

Использование вариантов предлагаемого сейсмоизолирующего фундамента повышают сейсмостойкость установленных на нем зданий и сооружений.Using the variants of the proposed seismic isolating foundation increases the seismic resistance of buildings and structures installed on it.

Claims

1. Сейсмоизолирующий фундамент, содержащий фундаментную плиту, основание, погруженное на дно котлована, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде многослойной засыпки из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров, ограниченной прокладками, установленными по стенкам котлована, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например, тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения.1. A seismic insulating foundation containing a foundation plate, a base immersed on the bottom of the pit, and a damping element placed between them in the form of a multilayer bed of spherical bearings of at least three different diameters, limited by gaskets installed on the walls of the pit, with each bearing contains internal and external metal spheres, the space between which is filled with a slightly viscous non-freezing liquid, for example, antifreeze, and metal balls adjacent to both of these m spheres to roll.

2. Сейсмоизолирующий фундамент, содержащий фундаментную плиту, свайное основание с оголовком, погруженное в грунт, и размещенный между ними демпфирующий элемент в виде кассеты, охватывающей многослойную засыпку из сферических подшипников, по меньшей мере, трех различных диаметров и выполненной с возможностью перемещения по оголовнику свайного основания, при этом каждый подшипник содержит внутреннюю и внешнюю металлические сферы, пространство между которыми заполнено слабовязкой незамерзающей жидкостью, например, тосолом, и металлическими шариками, примыкающими к обеим указанным сферам с возможностью качения, а оголовок свайного основания снабжен ограничителями перемещения кассеты.2. A seismic insulating foundation containing a base plate, a pile base with a head immersed in the ground, and a damping element placed between them in the form of a cartridge covering a multilayer bed of spherical bearings of at least three different diameters and made to move along the head of the pile the base, with each bearing containing internal and external metal spheres, the space between which is filled with a low-viscosity non-freezing liquid, for example, antifreeze, and metal kimi balls adjacent to both said areas in rolling, and the headroom of the pile base is provided with limit stops the cassette.

3. Фундамент по п.2, в котором основание выполнено многосвайным с оголовком в виде бетонного ростверка.

3. The foundation according to claim 2, in which the base is multi-pile with a tip in the form of a concrete grillage.