RU2773487C1 - Кинематическая трубобетонная сейсмоизолирущая опора на монолитном железобетонном фундаменте - Google Patents
Кинематическая трубобетонная сейсмоизолирущая опора на монолитном железобетонном фундаменте Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773487C1 RU2773487C1 RU2021129337A RU2021129337A RU2773487C1 RU 2773487 C1 RU2773487 C1 RU 2773487C1 RU 2021129337 A RU2021129337 A RU 2021129337A RU 2021129337 A RU2021129337 A RU 2021129337A RU 2773487 C1 RU2773487 C1 RU 2773487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foundation
- concrete
- pipe
- kinematic
- embedded part
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title abstract description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 235000013882 gravy Nutrition 0.000 abstract description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- -1 for example Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области строительства, в частности, к сейсмоизолирующим устройствам зданий и сооружений и может быть использовано в конструкциях нулевого цикла для проектирования и возведения несущего каркаса многоэтажных гражданских зданий в зонах повышенной сейсмичности. Кинематическая трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте состоит из колонны в трубобетонном варианте и шарнирных узлов, составляющих с гасителями колебаний единое целое, выполненных из стальных листов прокатной стали, размещенных в нижней и верхней частях колонны, причем гасители одновременно являются поглотителями энергии и ограничителями горизонтальных и вертикальных перемещений, а также закладной детали фундамента со слоем подливки между ними. Гаситель колебаний снабжен промежуточной шайбой из мягкого металла, а упомянутая закладная деталь фундамента - кольцевой прокладкой, выполненной из упругого материала, зафиксированной в пространстве между ней и ограничителем перемещений. Технический результат состоит в повышении надежности работы кинематической сейсмоизолирующей опоры. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности, к сейсмоизолирующим устройствам зданий и сооружений и может быть использована в конструкциях нулевого цикла для проектирования и возведения несущего каркаса многоэтажных гражданских зданий в зонах повышенной сейсмичности.
Известны сейсмоизолирующие демпфирующие опоры защиты технических устройств на неподвижном монолитном фундаменте, например, демпфирующее основание, содержащем подвижную и неподвижную части, между которыми размещены демпфирующие упругие элементы, устройства компенсации горизонтальных перемещений в виде узлов качения и устройства защиты от опрокидывания в виде зацепа с анкерами на неподвижном основании [Пат. №160023 U1, Российская Федерация, МПК F16F 15/04 (2006.01). Демпфирующее основание /А.Ю. Теняков. - заявка №2015145210/11. - Заявл. 21.10.2015; опубл. 27.02.2016, Бюл. №6. - 4 с, 2 ил.]. Как указывает и сам заявитель, такая опора предназначена для защиты радиоэлектронной аппаратуры небольших размеров от виброударных и сейсмических воздействий, а поэтому практически не применима для сейсмозащиты многоэтажных гражданских зданий, где таких опор должно быть много, и они должны иметь внушительные габаритные размеры.
В качестве прототипа выбрана трубобетонная сейсмоизолирующая опора (Пат. №193791 U1, Российская Федерация, СПК E02D 27/34 (2019.02), Е04С 3/34 (2019.02). Трубобетонная сейсмоизолирующая опора на железобетонном фундаменте /В.Т. Шаленный, Н.Ю. Воронцов, А.В. Андронов. - заявка №2019122743. - Заявл. 15.07.2019; опубл. 15.11.2019, Бюл. №32. - 5 с, 2 ил.) как имеющая наибольшее количество общих существенных признаков с предлагаемым техническим решением. Согласно выбранному прототипу, трубобетонная сейсмоизолирующая опора кинематического принципа действия размещена на монолитном железобетонном фундаменте и состоит из колонны в трубобетонном варианте и шарнирных узлов с гасителями колебаний. Эти шарнирные узлы, размещены в нижней и верхней части колонны и составляют с гасителями колебаний единое целое, выполненные из стальных листов прокатной стали. Причем гасители колебаний являются одновременно поглотителями энергии и ограничителями горизонтальных и вертикальных перемещений. В составе нижнего шарнирного узла имеется закладная деталь фундамента, установленная на нем посредством слоя подливки из фибробетона, как более прочного безусадочного материала по сравнению с предварительно устраиваемым железобетоном основного массива монолитного фундамента.
Имеющиеся в прототипе элементы временного закрепления и выверки закладной детали в виде проушин с их анкерным регулируемым креплением гайками к монолитному фундаменту обеспечивают достижение повышенной надежности работы сейсмоизолирующей системы за счет ее высокоточного монтажа, но оставляют недостатки низкой надежности работы в процессе восприятия сейсмических нагрузок. Принцип работы сейсмоизолирующей трубобетонной опоры по прототипу состоит в ее наклоне от вертикали в основном под горизонтальным сейсмоимпульсом с возвратом в исходное положение при его обратном действии за счет силы тяжести от собственного веса и вышележащих конструкций здания. Не отрицая существования такого эффекта сейсмозащиты отдельной опоры такой конструктивной системы, заявленный положительный эффект будет достигнут только в том случае, если несколько опор будут установлены точно вертикально, без малейших отклонений от проектного положения. В противном случае, даже при небольшом смещении соседних опор в противоположные стороны, требуемая надежность работы системы не будет обеспечена. Или же понадобятся дополнительные трудоемкие выверочные операции при установке сейсмоизолирующих опор в трубобетонном их варианте.
И в процессе работы по восприятию и гашению сейсмической нагрузки у данной конструкции просматривается недостаток в надежности выполнения обозначенной ее основной функции по ниже следующей причине. В предполагаемый момент отрыва вышерасположенной части шарнирного узла от закладной детали фундамента с отклонением первой от вертикали, неизбежно появится зона их почти точечного контакта и передачи в этой зоне всей вертикальной составляющей нагрузки. Возникающие при этом мощные усилия обжатия неизбежно деформируют шарнирный узел в контактной зоне путем ее смятия и дальше система уже не сможет надежно воспринимать последующие сейсмические импульсы. Причем эта зона необратимых пластических деформаций может образоваться как на закладной детали, так и в нижней торцевой части стальной колонны. Изначально не определенное место смятия стальных элементов шарнирного узла и предопределяет дальнейшую недостаточно надежную работу сейсмоизолирующей системы.
В основу изобретения поставлена задача повышения надежности работы кинематической сейсмоизолирующей опоры. Для чего предлагается ввести в систему промежуточный податливый элемент - шайбу из мягкого металла, например, свинца, сознательно предназначенного для первоначального деформирования со смятием и образованием части шарообразной контактной поверхности шарнира. Дополнительный промежуточный упругий элемент необходим и в зоне прилегания вертикальной поверхности гасителя к такой же поверхности закладной детали фундамента. Для чего предлагается ввести еще один новый элемент - кольцевую прокладку из упругого материала, например из резины, зафиксированную на закладной детали фундамента. Она в процессе монтажа сработает как направляющая-ловитель для точной надежной установки трубобетонной опоры, а при восприятии сейсмоимпульсов - как амортизирующий элемент, гасящий гармонические затухающие колебания.
Поставленная задача решается тем, что кинематическая трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте, состоящая из колонны в трубобетонном варианте и шарнирных узлов, составляющих с гасителями колебаний единое целое, выполненные из стальных листов прокатной стали, размещенных в нижней и верхней части колонны, причем гасители одновременно являются поглотителями энергии и ограничителями горизонтальных и вертикальных перемещений, а также закладной детали фундамента со слоем подливки между ними, дополнительно гаситель колебаний снабжен промежуточной шайбой из мягкого металла, а закладная деталь фундамента - кольцевой прокладкой, выполненной из упругого материала, зафиксированной в пространстве между ней и ограничителем перемещений.
Общие с прототипом признаки:
колонна в трубобетонном варианте,
шарнирные узлы, составляющих с гасителями колебаний единое целое,
шарнирные узлы выполнены из стальных листов прокатной стали, размещенных в нижней и верхней части колонны,
гасители одновременно являются поглотителями энергии и ограничителями горизонтальных и вертикальных перемещений,
закладная деталь фундамента со слоем подливки между ними.
Отличительные признаки:
гаситель колебаний снабжен промежуточной шайбой из мягкого металла, закладная деталь фундамента снабжена кольцевой прокладкой, кольцевая прокладка выполнена из упругого материала,
кольцевая прокладка зафиксирована в пространстве между гасителем и закладной деталью.
Совокупность признаков технического решения обеспечивает изобретательский уровень технического решения.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где Фиг. 1 - общий вид кинематической опоры, симметрично совмещенный с ее вертикальным разрезом ее нижней части, опирающейся на монолитный фундамент.
Кинематическая трубобетонная опора на железобетонном монолитном фундаменте 1 состоит из собственно стальной трубы колонны 2, заполненной монолитным железобетоном 3, а также шарнирных узлов 4 с гасителем колебаний 5. Внутри нижнего гасителя колебаний 5 размещена закладная деталь 6 монолитного фундамента 1. Она имеет цилиндрическую пустотелую конструкцию с верхней плоской крышкой из листовой стали с отверстием по центру. Через это отверстие все внутреннее пространство закладной детали 6 и до фундамента 1 заполнено слоем подливки 7 из высокопрочного безусадочного бетона, например, фибробетона. На выступающей торцевой цилиндрической части стальной колонны 2, как гасителя колебаний, одета шайба 8 из мягкого металла, например, из свинца. А в вертикальном пространстве между гасителем 5 и закладной деталью 6, на последней зафиксирована кольцевая прокладка 9 из упругого материала, например, резины.
Технология устройства кинематической сейсмоизолирующей трубобетонной опоры и ее работа под сейсмической нагрузкой заключается в ниже следующем. Вначале на строительной площадке производится бетонирование фундамента 1 таким образом, чтобы его верх оказался несколько ниже от будущей проектной отметки установки низа закладной детали 6. Изготовление собственно стальных колонн из труб 2, заполненных железобетоном 3 с ограничителем и гасителем 5, осуществляется заблаговременно в заводских условиях с высокой машиностроительной точностью. После бетонирования фундамента 1, на него производят установку и выверку закладной детали 6 с последующим заполнением полученного пространства слоем подливки 7 из высокопрочного безусадочного бетона, например, фибробетона. После набора прочности фибробетоном подливки 7 приступают к монтажу колонны 2, предварительно оснастив ее нижнюю выступающую торцевую часть шарнирного узла 4 шайбой 8 из свинца. А на боковую поверхность цилиндрической закладной детали 6 одевают и фиксируют кольцевую прокладку 9 из упругого материала, например, резины. Такая фиксация возможна и происходит, например, путем ее частичного втапливания в тело закладной детали 6. Для чего в ней предусматривают кольцевую проточку. Наведение на место и установка колонны 2 с ограничителями 5 и шайбой 8 происходит автоматически при ее опускании, так как ограничители 5 выполняют в это время функцию улавливателей, точно ориентирующих колонну на место установки на закладной детали 6 фундамента 1 посредством прокладки 9.
Во время работы кинематической трубобетонной сейсмоизолирующей опоры предполагаются и происходят следующие перемещения и деформационные процессы.
Пришедший от эпицента землетрясения, преимущественно горизонтальный импульс, через фундамент 1, подливку 7 и закладную деталь 6 стремится также сместить и сталежелезобетонную колонну 2. Но при этом она начинает приподыматься и наклоняться в сторону от вертикального проектного положения, как и во всех других известных ранее системах кинематических сейсмоизолирующих опор. В шарнирном узле 4 уменьшается плошадь контакта торцов колонны 2 и закладной детали 6. Находясь на периферии шарнирного узла 4, первым начинает работать на смятие вначале более мягкий материал шайбы 8. Таким образом, он первым подвергается пластической деформации и изменит свою форму в сторону, близкую к шаровидной контактной поверхности. В это же время, ограничитель 5 начинает взаимодействовать с вертикальной поверхностью закладной детали 6 через упругую кольцевую прокладку 9, работающую в данный момент как амортизатор. Наступает момент крайнего неустойчивого равновесия, после которого колонна 2, под действием собственного веса и вышележащих строительных конструкций, стремиться вернуться в начальное вертикальное положение. И, под действием неизбежно возникшего инерционного импульса, колонна продолжит некоторое время колебаться, до затухания. И если придет и наложится следующий сейсмический импульс, то процесс будет повторяться по мере повтора внешних возмущений. В целом, по сравнению с прототипом, за счет введенных новых промежуточных пластических и упругих элементов с их предложенной взаимосвязью, предложенная сейсмоизолирующая система будет работать более надежно, как во время ее монтажа, так и сопротивляясь возможному сейсмическому воздействию в процессе длительной эксплуатации.
Claims (1)
- Кинематическая трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте, состоящая из колонны в трубобетонном варианте и шарнирных узлов, составляющих с гасителями колебаний единое целое, выполненных из стальных листов прокатной стали, размещенных в нижней и верхней частях колонны, причем гасители одновременно являются поглотителями энергии и ограничителями горизонтальных и вертикальных перемещений, а также закладной детали фундамента со слоем подливки между ними, отличающаяся тем, что гаситель колебаний снабжен промежуточной шайбой из мягкого металла, а упомянутая закладная деталь фундамента - кольцевой прокладкой, выполненной из упругого материала, зафиксированной в пространстве между ней и ограничителем перемещений.
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021101281 Substitution | 2021-01-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773487C1 true RU2773487C1 (ru) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788545C1 (ru) * | 2022-08-05 | 2023-01-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВО "МГТУ им. Г.И. Носова") | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1218024A1 (ru) * | 1984-05-14 | 1986-03-15 | Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горно-Рудный Институт | Трубобетонна колонна |
SU1733572A1 (ru) * | 1990-02-16 | 1992-05-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Антисейсмическа опора Быкова |
JP2011226066A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Kurosawa Construction Co Ltd | 免震装置の取付方法と取付構造 |
RU2477353C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2013-03-10 | Адольф Михайлович Курзанов | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора |
KZ31353B (ru) * | 2014-03-11 | 2016-07-15 | ||
RU193791U1 (ru) * | 2019-07-15 | 2019-11-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1218024A1 (ru) * | 1984-05-14 | 1986-03-15 | Криворожский Ордена Трудового Красного Знамени Горно-Рудный Институт | Трубобетонна колонна |
SU1733572A1 (ru) * | 1990-02-16 | 1992-05-15 | Могилевский Машиностроительный Институт | Антисейсмическа опора Быкова |
JP2011226066A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Kurosawa Construction Co Ltd | 免震装置の取付方法と取付構造 |
RU2477353C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2013-03-10 | Адольф Михайлович Курзанов | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора |
KZ31353B (ru) * | 2014-03-11 | 2016-07-15 | ||
RU193791U1 (ru) * | 2019-07-15 | 2019-11-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788545C1 (ru) * | 2022-08-05 | 2023-01-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВО "МГТУ им. Г.И. Носова") | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора |
RU2812360C1 (ru) * | 2023-06-30 | 2024-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова" | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3646926B2 (ja) | 長周期仮想振子によって建物及び物体を免震支持する地震対策 | |
US7188452B2 (en) | Sleeved bracing useful in the construction of earthquake resistant structures | |
KR102007938B1 (ko) | 건축물에서의 슬래브와 벽체간 내진구조 | |
JP4735585B2 (ja) | コンクリート系棒状ダンパー構造 | |
JP4624048B2 (ja) | スリット板バネとこれを使用した耐震支柱および建築物の耐震補強構造 | |
JP2007239306A (ja) | 免震ダンパーの取付方法 | |
RU2773487C1 (ru) | Кинематическая трубобетонная сейсмоизолирущая опора на монолитном железобетонном фундаменте | |
US5660007A (en) | Stiffness decoupler for base isolation of structures | |
KR20190098589A (ko) | 건축물 기둥용 면진 시설물 및 이의 시공 방법 | |
WO2020240260A1 (en) | Seesaw structural systems for seismic low-rise buildings | |
RU193791U1 (ru) | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора на монолитном железобетонном фундаменте | |
KR101011162B1 (ko) | 내진보강장치를 이용한 구조물 내진보강구조 및 공법 | |
JP2001173266A (ja) | 免震壁構造 | |
RU2477353C1 (ru) | Трубобетонная сейсмоизолирующая опора | |
EP3390747A1 (en) | Anti-seismic connection joint | |
JP2002201816A (ja) | 建造物の免震基礎構造 | |
JP2000186323A (ja) | 免震装置つきコンクリ―トパイル。 | |
CN218757513U (zh) | 一种层间减震与隔震双防线*** | |
Rashidov et al. | Modern requirements for the design of earthquakeresistant buildings | |
CN215367373U (zh) | 一种抗震地基 | |
KR102154778B1 (ko) | 건축물 외부 비구조체의 내진보강을 겸하는 마감재의 시공방법 및 설치구조 | |
RU2405096C1 (ru) | Опора сейсмостойкого сооружения | |
Melkumyan | Experimental investigation of efficiency of tuned single and double mass damper and its application in the form of an additional upper floor for seismic protection of existing multistory buildings | |
Grant et al. | Earthquake Design Practice for Buildings | |
Olariu et al. | Base isolation versus energy dissipation for seismic retrofitting of existing structures |