Сборная сейсмоизолирующая опора
Изобретение относится к конструкции сборной сейсмоизолирующей опору и позволяет снизить сейсмическую опору на здание. Опора состоит из верхнего 1 и нижнего 2 опорных блоков, качающихся стоек 3 и горизонтальной плиты 4. Плита 4 размещена на нижнем блоке 2 с зазором относительно верхнего блока 1. Блоки, 1 и 2 выполнены с гнездами 6, имеющими наклонные боковые стенки. На дне гнезд размещены металлические закладные пластины 7. Стойки 3 расположены в гнездах блоков 1 и 2 и пропущены через отверстия 5 в плите. Торцы стоек выполнены с закладными пластинами 8, имеющими плоские выступы 9. 5 ил.
COIO3 СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbITMAM
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Д
"4
С
Сл
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4451591/33 (22) 28.04.88 (46) 15.07.92. Бюл. t4 26 (71) Центральный научно-исследовательский ийститут строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (72) А.M. Курзанов и H.Н, Складнев (53) 624 159,14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
hL 554386. кл. Е 02 0 27/34,1972..
Авторское свидетельство СССР
N. 1434033, кл. Е 02 0 27/34, 1987. (54) СБОРНАЯ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩАЯ
ОПОРА .
ДЫ 1747605 А1 (я)5 Е 02 0 27/34, Е 04 Н 9/02 l709$
- ;1. .Л,. л
kÀð . "Ц6 .1, s;
& Дд,;:,:.1 (р,,", г -ф-:: рр ." ) (57) Изобретенйе относитСя к конструкции . сборной сейсмоизолирующей опоры и по. зволяет снизить сейсмическую опору на здание. Опора состоит из верхнего 1 и нижнего 2 опорных блоков, качающихся стоек 3 и горизонтальной плиты 4, Плита 4 размещена на нижнем блоке 2 с зазором относительно верхнего блока 1. Блоки 1 и 2 выполнены с гнездами 6, имеющими наклонные боковые стенки. На дне гнезд размещены металлические закладные . пластины 7, Стойки 3 расположены в гнездах блоков 1 и 2 и пропущены через отверстия 5 в плите. Торцы, стоек выполнены с закладными пластинами В, имеющими плоские выступы 9. 5 ил.
3 1747605 4
Иэобретениеотноситсяквтроительству ro нижнего также составлял с горизонтом и касается выполнения опор, используемых угол, тангенс которого не больше а, при возведении многоэтажных зданий в,. Указанные предельные значения тансейсмических районах. генса угла, образованного мгновенным вексель изобретения — снижение сейсми- 5 тором направления перемещения верхнего ческой нагрузки на здание., блока относительно нижнего с горизонтальНа фиг. 1 изображена предлагаемая ной плоскостью, назначены из следующих сейсмоизолирующая опора, поперечный соображений. разрез; на фиг. 2 — разрез A-А на фиг. 1; на Для семибалльного землетрясения. фиг.3-GTOAKB llpM поворота вокругкрайней 10 Когда предельноезначение tg а,равно точки выступа на ее торце; на фиг. 4-то же, О,1, из геометрии опоры следует, что наипри повороте вокруг крайней точки нижнего большая горизонтальная восстанавливаюторца; на фиг. 5- опора в момент разруше- щая сила, действующая на здание, не ния стоек, : превосходит 0.1Q. Соответствующее наиСборная сейсмоизолирующая опора 15 большее ускорение здания от наибольшей включает верхний 1 и нижний 2 опорные горизонтальной восстанавливающей силы блоки, качающиеся стойки 3, горизонталь- не превосходит величины а ную плиту 4 с отверстиями 5. В блоках 1 и 2, 0,1Q выполнены квадратные в плане гнезда б с ..:а О7п наклонными боковыми стенками по трем 20 где Q — наибольшая вертикальная нагрузка сторонам. С четвертой стороны гнездо вы- на одну стойку от веса здания и от сейсми- . полнено открытым. На дно гнезд уложены ческой нагрузки; металлические закладные пластины 7, Стой- g-ускорение: свободного падения, ки 3 установлены в углах гнезд 6 и пропуще- т.е. не превосходит величины ускорения для
: ны через отверстия 5 плиты 4 с зазором 5-10 25 семибалльного сейсмического воздействия, мм. Стойки 3 имеют на торцах закладные Для шестибалльного землетрясения. пластины 8 с плоскими выступами 9, . Когда предельное значение tg ао равно
Размеры стоек связаны с углом HàKïoí3 0,05, соответствующее наибольшее ускорестенок гнезда зависимостью ние от наибольшей горизонтальной восстаa=arctg(beyÀ),... 30 навливающей силы, равной 0,05Q. не. где а- угол, образованный наклонной стен- превосходит величины ускорения 0.05g, хакой гнезда с вертикалью;: . рактеризующего шестибалльное. сейсмичеЬ„- длина стороны поперечного сече- . ское воздействие. ния стойки; ..., Опора работает следующим образом.
h - высота стойки. - 35 При сейсмическом воздействии происТакая установка стоек облегчает разру- ходит перемещение нижнего опорного блошение средней части стойки 3 в нерасчет- ка 2 и отклонение. стоек 3 от вертикали. ном случае соударения ее со стенкой При отклонении стойки 3 от вертикальгнезда, а такжедопускает скольжение одно- ного положения верхний блок 1 и жестко гаиз торцов стойки 3 по дну гнезда. 40 присоединенная к нему надфундаментная
Высота каждой стойки, ее поперечные конструкция 10 здания совершают перемеразмеры и размер ее выступа ойределяют щение сначала по дуге окружности с радиуиз условия, чтобы, во-первых, в начале кача- сом R1 и центром в точке Oi, затем по дуге тельного перемещения стойки мгновенный окружности радиусом Rg и центром в точке вектор направления перемещения верхнего 45 Og. В натурных условиях дуга, по которой блока относительно нижнего неподвижного перемещается верхний блок 1 и надфундаблока. составил с горизонтом угол ао, тан- ментная конструкция 10, зависит не только генс которого не превосходит 0;1 (в случае от величин R> и Rz и положения центров 01
: применения предлагаемого устройства для и 0z, но и от упругонластических деформаснижения сейсмической нагрузки до семи- 50 ций в узлах опоры. балльной) или 0,05 (в случае применения При отклонении стойки 3 от вертикальпредлагаемого устройства для снижения ного положения в результате поворота воксейсмической нагрузки до шестибалльной), pyr точки 01 приложенная к верхнему во-вторых, в момент начала качания стойки выступу стойки нагрузка от веса здания.Q вокруг торцового ребра, расположенного по 55 образует восстанавливающий момент М1 периметру поперечного сечения самой Qr> с переменным плечом r> относительно стойки, мгновенный вектор перемещения точки О<. По мере увеличения угла наклона верхнего блока относительно неподвижно- плечо r> и соответственно М1 уменьшаются.
Размеры выступа 9 и размеры поперечного
1?4?605
5 се чения стойки 3 должны быть назначены ограничение выполняется, если в своей так, чтобы край закладной пластины 8 в средней части стойка 3 не способна воспристойке 3 уперся в закладную пластину 7 на нять изгибающий момент 0,5hPtci% в сочедне гнезда перед тем, как плечо ri умень- тэнии с перерезывающей силой Ptge, где h шится до нуля. Выполнение этого условия 5 — высота стойки, Р— вертикальная нагрузка позволяет исключить возможность попада- на стойку. ния стойки 3 и конструкции 10 в положение В случае, когда условие ограничения неустойчивого равновесия при нулевой ве- прочности стоек при проектировании или личине восстанавливающего момента М . изготовлении конструкций фундамента наПосле того, как край закладной пласти- 10 рушено, выполнение соотношения ны 8 стойки 3 упрется в закладную пластину Эк
7 на дне гнезда 6, дальнейший наклон стой- Ьгн д-р у + Ьст ки 3 происходит в результате ее поворота где Drii — сторона одна гнезда в плане, вокруг точки Ог, и вместо восстанавливаю- Эк — наибольшая кинетическая энергия щего момента М> образуется восстанэвли- 15 здания в момент касания стойкой стенки вающий момент M2 = Qrz с переменным гнезда, определяемая расчетом здания на плечом rz относительно точки 02, По мере представительную выборку естественных дальнейшего увеличения наклона стойки 3 акселерограмм; плечо rg и соответственно момент Мг умень- . 0 — наибольшая вертикальная нагрузка шэются. Угол наклона стенок гнезда в бло- 20 на одну стойку от веса здания и от сейсмиках и место упирания стойки в дно гнезда ческой нагрузки; назначаются так, чтобы стойка 3 коснулась Ьст — длина стороны поперечного сечевнутренней поверхности стенки гнезда в ния стойки, нижнем или верхнем блоке перед тем, как позволяет ограничить силу соударения плечо гг уменьшится до нуля. Выполнение 25 стойки 3 со стенкой гнезда в блоке 1 велиэтого условия обеспечивает возврат стоек в чиной 0,2Q. В этом случае стойка ке разруисходное вертикальное положение после шится, а будет скользить по дку гнезда с упора их в стенку гнезда, Если угол a ape- силой трения 0,2С1 (0.2 — коэффициент тревысит величину агссц Ь /К то в этом случае ния стали по стали). Для того. чтобы работа стойка, прежде чем упереться в наклонную 30 этой силы была достаточна для полной дисстенку гнезда, придет в положение неустой- сипации (рассеивания) кинетической энер- чивого равновесия, в результате чего вос- гии Эк, путь этой силы должен быть равен станавливающэя сила обратится в нуль. При Эк дэльнеишем наклоне стоики восстэнэвли величйне 0 2Q ° Слагаемое bet Учитывает вающая сила изменит знак, т.е. вместо вос- 35 размер, который стойка занимает ка дне станавливающей силы появится сила, гнеэдадо начала скольжения. опрокидывающая стойку. Если Ьгн будет меньше величины
Теоретически зависимость между восстанавливающей силой и горизонтальным p ZQ +Ь, то Работа силы скольжениЯ стой1 перемещением верхнегс блока 1 относи- 40 ки по дну гнезда не погасит всей кинетичетельно нижнего 2 существенно нелинейна. Ской энергии Э„и возможна ударная
Эта нелинейность, подтвержденная натур- нагрузка назданиес силой, превосходящей ными испытаниями, является препятствием 0 2Q длЯ РаэвитиЯ Резонансных колебакий дина- Если в результате сильного землетрясемической системы, состОЯщей из сбоРных 45 ния произошло Разрушение стоек 3, верхсейсмоизолирующих опоР и установленно- ний блок 1 опустится на плиту 4, В этом го на них здания. случае, если надфундаментная конструкция
СлУчай соУдаРениЯ стойки 3 со стенкой 10 продолжает горизонтальные колебания, гнЕзда в блоке 1 не ЯвлЯетсЯ Расчетным. В существенно возрастают силы сухого треправильно запроектированной сборной 50 ния за счет той части веса конструкции 10, сейсмоизолирующей опоРе при дейст"ии которая приходится на опустившийся блок. Расчетной сейсмической нагРУзки стойка 3 Эта сила сухого трения способствует гашедолжна качатьсЯ свободно без касаниЯ сте- кию колебаний
Таким образом. в расчетном случае сейДля того, чтобы при сильном нерасчет- 55 смического воздействия стойка имеет воз ном землетрясении и возможном при этом можкость качаться вокругдвух разных точек соударении стойки 3 со стенкой гнезда сей- Ot и 02, а в нерасчетном случае сейсмичесмическая нагрузка на здание не превысила ского воздействия стойка скользит по дну расчетную. прочность стоекдолжка быть со- гнезда с целью диссипации экергии. ответствующим образом ограничена. Это
1747605
Разрушение стойки — это результат брака проектирования или изготовления опоры.
Опоры расставляют под зданием в таком порядке и в таком количестве, чтобы вертикальная нагрузка на одну стойку опоры не превосходила ее несущую способность.
Четвертая сторона гнезда блока оставлена открытой для осмотра, удаления влаги и строительного мусора, замены стойки в случае ее повреждения при сейсмическом воздействии, превышающем расчетное. Несмотря на то, что боковые. стенки имеются только с трех сторон и стойка устанавливается в угол гнезда, ее фактические перемещения ограничены с четырех сторон; по двум сторонам — двумя стенками нижнего опорного блока, по двум другим сторойам — двумя стенками верхнего опорного блока, Использование изобретения для строительства зданий в районах c: расчетной сейсмичностью 8 и 9 баллов позволит снизить стоимость строительства соответствейно на
3 — 87».
Формула изобретения
Сборная сейсмоиэолирующая опора, включающая нижний опорный блок с имеющим наклонные стенки гнездом, в которое заведена качающаяся стойка с выстуйами по торцам, жестко соединенный с надфундаментной конструкцией, здания и размещенный с зазором относительно нижнего опорного блока верхний опорный блок и размещенную на нижнем опорном блоке горизонтальную плиту со сквозным отверстием. отличающаяся тем, что, с целью снижения сейсмической нагрузки на зда8 ние. опора снабжена дополнительной качающейся стойкой с выступами на торцах, нижний опорный блок и горизонтальная плита выполнены соответственно с допол5 нительным имеющим наклонные стенки гнездом под дополнительную качающую . стойку и дополнительным сквозным отверстием, а верхний опорный блок выполнен с гнездами, ответными гнездам нижнего
10 опорного блока, при этом горизонтальная плита расположена в зазоре между опорными блоками, качающиеся стойки пропущены через отверстия горизонтальной плиты, за- . ведены в гнезда верхнего опорного блока и
15 установлены в углах гнезд симметрично относительно продольной оси опоры, причем длина стороны дна каждого гнезда и угол, образованный его наклонной стенкой и вер тикалью, соответственно определены зави20 симостью к
Э
Ьгн + Ьст
I а = arctg b„lh, где Ьр» — длина стороны стакана;
25 Эк — наибольшая кинетическая энергйя здания в момент касания качающейся стойкой стенки гнезда, определяемая расчетом здания на йредставительную выборку естественных акселерограмм;
30 Q — наибольшая вертикальная нагрузка на одну качающуюся стойку от веса здания и от сейсмической йагрузки;
Ь„-. длина стороны поперечного сечения качающейся стойки:
35 а — угол, образованный наклонной стенкой стакана и вертикалью;
h — высота качающейся стойки.
1747605 е ° е.
° ° ° °
° ° ° °
° ° ° °
° е °
° ° ° ° °
° ° ° ° ° ° °
° ° °
° ° ° °
° е ° ° ° ° ° °
° °
° ° ° ° ° ° °
° ° ° ° е °
° ° . ° ° °
° °
° ° ° °
° ° ° ° °
° ° ° ° е ° °
° ° ° ° э °
° ° ° ° °
° ° ° ° ° °
° °
° ° ° ° ° ° °
° ° °
° ° °
° ° ° ° °. ° °
° ° °
° ° ° ° ° ° °
° °
° ° ° 4 °
° ° э а ° ° °
° а
° ° ° ° °
° °
° ° ° ° °
° °
° °
° °
° °
° у °
° ° . ° ° °
° ° ° ° ° ° °
° °
° ° °
° ° °
° ° °
° ° °
° °
° ° ° ° °
° ° ° °
° ° °
° ° ° °
° ° ° °
° °, ° ° ° °
° ° ° ° °
Ф ° °
° °
4 °
° °
° °
° °
° °
° °
° °
° °
° °
° °
° ° °
° °
° °
° °
Составитель Г.Гаврищук
Редактор М.Кобыляянская Техред M.Ìoðãåíòàë, Корректор N,Муска
Заказ 2479 Тираж .. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
° ° ° ° ° ° °
° °
° ° ° ° ° ° \, ° ° ° ° ° °
° ° ° °
° ° ° °
Ф °
° °
° ° °
° ° ° °
° °
° ° ° ° ° °
° °
° ° °
° ° ° °
° ° °
° ° ° ° °
° ° °
° ° °
° °
° ° . °
° °
Ф °
°
° ° ° ° ° ° 1 ° °
° ° ° ° °
° °
° ° ° ° ° °
° ° °
° °
° ° ° ° °
° б ° ° ° ° ° °
° °
° °
° . ° ° ° ° ° ° °
° ° ° ° ° ° ° ° ° Е
° ° ° °
Ф ° ° Г ° °
° ° ° °
° ° ° ° ° ° °
° ° . ° ° э ° ° °
° ° Ф
° ° ° ° ° ° э
° ° ° ° ° ° ° ° °
° ° ° ° . ° е ° °
° ° ° ° ° ° °
° ° Ф °
Ф
Ф ° ° °
° ° ° °
° °
° ° ° °
° ° °
° ° °
° ° °
° °
° .
° ° ° е °
° °
° ° ° °
° ° ° ° ° ° ° °
° ° °
° ° ° ° ° ° °
° ° ° °
° ° °
° °
° Ф °
° °, ° °
° ° °
° ° °
° ° °
° ° ° °
° ° °
