Противоударное гидравлическое устройство

 

Изобретение относится к поглощающим силу удара гидравлическим устройствам и использовано в зданиях и сооружениях в зоне землетрясений. В железобетонной конструкции цилиндрической или прямоугольной формы забетонирована стальная шарообразная камера с кольцевым полым завихрителем или камера в виде двух стальных спаренных между собой шарообразных сообщающихся сосудов с патрубками и с пробками для заполнения жидкости и контроля за уровнем жидкости. Большая часть объема камер заполнена жидкостью, а остальная - воздухом. Мощный толчок через жесткий корпус фундаментной опоры и камеры сообщит значительное ускорение жидкости. Жидкость, противодействуя удару, пойдет с очень большим ускорением в направлении действия удара. Жидкость, обладая ничтожной сжимаемостью, всю энергию, словно поршень изменяемой формы, направит на сжатие и разрежение зон воздуха, на создание вихревых потоков в жидкости. Этому будет способствовать достаточная текучесть жидкости и сферическая форма камеры. Таким образом обеспечено повышение прочности и эффективности работы противоударных гидравлических устройств. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области строительства сейсмостойких зданий и сооружений, преимущественно фундаментов, опор и фундаментных блоков.

Наиболее близким техническим решением является противоударное гидравлическое устройство, включающее снабженную патрубком для заполнения жидкостью герметичную камеру шарообразной формы или шарообразную спаренную камеру в виде двух сообщающихся сосудов.

Недостатком указанного устройства является недостаточная его прочность и эффективность работы.

Задача изобретения - повышение прочности и эффективности работы противоударного гидравлического устройства за счет уменьшения воздействия разрушительной силы землетрясения на здания и сооружения.

Поставленная задача решена тем, что противоударное гидравлическое устройство, включающее снабженную патрубком для заполнения жидкостью герметичную камеру шарообразной формы или спаренную камеру шарообразной формы в виде двух сообщающихся сосудов, выполнено в виде монолитной железобетонной конструкции, в которой забетонирована камера, выполненная с завихрителем.

Кроме того, завихритель может быть выполнен в виде части камеры, заполненной воздухом; камера может быть выполнена с металлическим корпусом и патрубком для контроля уровня жидкости.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез устройства в виде фундаментной опоры с камерой шарообразной формы и кольцевым завихрителем; на фиг. 2 - то же, со спаренной камерой шарообразной формы с кольцевым завихрителем; на фиг. 3 - поперечный разрез стального корпуса камеры; на фиг. 4 - план возможного размещения камер; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 6 и 7 - схемы движения потоков жидкости от ударов при землетрясении.

На фиг. 1 представлено противоударное гидравлическое устройство 1, которое состоит из монолитной железобетонной конструкции 2, например, фундаментной опоры, в которой забетонирована герметическая стальная камера 3 шарообразной формы с патрубком 4 для заполнения ее жидкостью 5 и пробкой 6. Опора 2 может иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Камера 3 имеет кольцевой завихритель 7, расположенный в верхней части камеры 2, свободной от жидкости 5. Камера 2 снабжена также патрубком 8 с уплотнительной пробкой 9 на резьбе, который используется для контроля уровня жидкости 5.

На фиг. 2 представлено противоударное гидравлическое устройство 10, образованное из монолитной железобетонной конструкции 11, например, фундаментной опоры преимущественно цилиндрической или прямоугольной формы с забетонированной в ней герметичной стальной камерой 12. Камера 12 имеет шарообразную форму в виде двух спаренных сообщающихся сосудов 13, 14 и снабжена патрубком 4 для заливки в нее жидкости 5 с пробкой 6, патрубком 8 для контроля уровня жидкости 5 в камере 12 с пробкой 9 и завихрителем 15, расположенным в верхней части камеры 12, свободной от жидкости 5.

Завихрители 7, 15 образованы конусообразными выступами 16, 17 соответственно камер 3, 12, служащих для создания вихревых потоков жидкости 5, которая получает ускорение от толчка при землетрясении.

На фиг. 4 показано устройство 18 с примерным планом размещения нескольких камер 12 до бетонирования железобетонной конструкции 19, используемой в качестве, например, опоры или плиты.

Камеры 12 устанавливают с зазором 20 от подошвы 21 опоры или плиты и после заполнения их жидкостью 5 закрепляют грузом для предотвращения их всплытия в растворе бетона. Фундаментную опору устанавливают на амортизационный слой 22, например, из листовой резины или резиновой крошки, размещенный на уплотнительном слое щебня 23.

Устройство 1, 10 работает следующим образом.

От удара в камере 3, 12 создается воздушно-жидкостная эмульсия с большим количеством пузырьков, которые в условиях постоянного изменения скорости и направления потоков будут сжиматься и разжиматься, выполняя роль пружин и поглощая силу удара. Именно эти два фактора являются основой идеи данного изобретения. При этом жидкость 5 должна иметь достаточную текучесть, незамерзаемость, неагрессивность к металлу камеры 3, 12.

Процесс образования вихревых потоков жидкости при ударе легко просматривается на фиг. 6, 7. Исходя из предположения, что сильнейший удар землетрясения разрушает главным образом прежде всего основу здания - ее нижнюю часть, что одновременно действие горизонтальных колебаний вместе с падением довершают разрушение элементных связей всего здания, именно по этой причине необходимы противоударные устройства 1, 10, способные поглощать продольные и поперечные колебания, сосредотачивать в фундаментной основе здания противодействие сейсмическим воздействиям.

При мгновенном мощном толчке жидкость действует по принципу движущегося тела изменяемой формы, создавая зоны давления и разрежения, а в камере создаются изменяющие свое направление потоки жидкости, поглощающие силу толчка. Воздух обеспечивает свободу развития потоков жидкости, выполняя роль пружины.

Очень важно, чтобы удельный вес массы жидкости в опоре был высоким, т.е. фундаментная опора должна быть легкой, но и прочной. Такие опоры найдут применение при строительстве ленточных фундаментов, в качестве промежуточных опор между ростверком и сваей, на строительстве мостов, установленные рядами и заполненные железобетоном опоры станут надежной фундаментной подушкой для монтажа тяжелых и сложных агрегатов в районах землетрясений.

Формула изобретения

1. Противоударное гидравлическое устройство, включающее снабженную патрубком для заполнения жидкостью герметичную камеру шарообразной формы или спаренную камеру шарообразной формы в виде двух сообщающихся сосудов, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде монолитной железобетонной конструкции, в которой забетонирована камера, выполненная с завихрителем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что завихритель выполнен в виде части камеры, заполненной воздухом.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что камера выполнена с металлическим корпусом и патрубком для контроля уровня жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7