Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения

(5 И Е 04 Н 902 О НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСК ВИДЕТЕЛ У 7 У,17 г.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный проектный и научноисследовательский институт Казпромстройниипроект(54) (57) ФУНДАМЕНТ СЕЙСМОСТОЛКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, включащий выступы над его поверхностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена свыступами, а вертикальная - с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной части стержневой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента, отличающийся тем, что8011571 9 с целью повышения сейсмостойкости здания, сооружения за счет увеличения надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебаниях и снижения трудоемкости материалоемкости фундамента, вертикальная и горизонтально ориентированная части стержневой системы каждого сейсмоизолирующего устройства выполнены из шарнирно соединенных между собой стержней, при этом горизонтальная часть системы снабжена стяжными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций, смежные концы которых шарнирно прикреплены к выступу, а другие - к нижнему несущему элементу надфундамент- а ной конструкции, причем каждый груз раз- ф мешен в пролете вантовых конструкций и /р соединен с их стержнями и нижним стерж- %Уф нем вертикальной части стержневой системы шарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижняя часть груза с зазором относительно их стенок, а надфундаментная часть установлена на выступы фундамента через двухрядные 1 ф роликоподшипниковые опоры. Ма 4Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов сейсмостойких зданий, сооружений с системами активной сейсмозащиты.Известен фундамент здания, включающий опорную часть и прикрепленную к ней стержнями надопорную плиту, воспринимаю шую вес надфундаментной части здания, в котором горизонтальная сейсмическая нагрузка на надфундаментную часть уменьшается с изменением его динамических параметров (динамическая жесткость, характеристики затухания и др.) за счет изменения при колебаниях расчетной длины стержней при их контактах с ограничителями колебаний, расположенных по высоте опорной части 11.Недостатком фундамента является сложность и ненадежность.Наиболее близким техническим решением является фундамент, сейсмостойкого зда ния, сооружения, включающий выступы над его поверхностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальная - с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной части стерж З 0 невой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента 12).Недостатком известного фундамента является работа горизонтального стержня на продольный изгиб и возникновение изгибающих моментов в вертикальном стержне, ра ботающем как рычаг, что влечет развитие поперечных сечений обоих стержней, а создание реактивного момента за счет увеличения плеча вертикального стержня без зна ительного развития массы груза требует; величения высоты помещения для сейсм золирующего устройства,Кроме того, известный фундамент и сейсмоизолирующее устройство сложно по конструкции и материалоемко, поскольку надфундаментная конструкция требует дополнительных опор.Цель изобретения - .повышение сейсмостойкости здания, сооружения за счет увеличения надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебаниях и снижение трудоемкости и материалоемкости фундамента.Указанная цель достигается тем, что в фундаменте сейсмостойкого здания, сооружения, включающем выступы над его поверх ностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальная - с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностьо горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной часги стержневой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамета, вертикальная и горизонтально ориентированная части стержневой системы каждого ссйсмоизолирующего устройства выполнсны из парнирно соединенных мсжд, собой стержней, при этом горизонталь;ая часть системы снабжена стяжными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций, смежные концы которых шарнирно прикреплены к выгту и руг:. - к жнем нес,щему элехент па,зарх ,". ьт.о. ";нстпукБи, пр- чем каждый груз размещен в пролеге вантовых конструкций и соединен с их стержнями и нижним стержнем вертикальной части стержневой системы шарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижняя часть груза с зазором оносительно их стенок, а надфундаментная часть установ.сна на выступы фундамента через двухрядные роликоподшипниковые опоры.11 а фиг. 1 изображен фундамент с сейсмоизолирующим устройством на фиг. 2 - сечение А - -А на фиг. 1; на фиг. Я -- то же, вариант размещения сейсмоизолирующих устройств, вид в плане.Фундамент 1 сейсмостойкого здания, сооружения содержит выступы 2 над его повсрхностью и сейсмоизолируюцие устройства З.Надфундамепная конструкция 4 установлена с зазором 5 и с возможностью го)зоптсльОго перемецения относительйо выстугов 2 фундамента 1 и оперта на выст, и2 через двухрядные шарикоподшипниковые опоры б, что дает возможность надфундаментной конструкцйи 4 перемещаться относительно выступов 2 в двух взаимно перпендикулярных направлениях.Сейсмоизолирующие устройства 3 выполнены в виде стержневой системы и грузов 7.Горизонтально ориентированная часть стержневой системы образована шарнирно соединенными между собой стержнями 8 и размещена в двух взаимно перпендикулярных наравлениях относительно выступа 2 фундамента 1 с образованием двухпролетных вантовых конструкций 9, смежные концыкоторых шарнирно прикреплены к выступу 2, а другие - к нижнему несущему элементу 10 надфундаментной конструкции 4.Вертикальная часть стержневой системывыполнена в виде шарнирно соединенных между собой стержней 11, верхний из которых шарнирно прикреплен к нижнему несущему элементу 10 надфундаментной конструкции 4.Грузы 7 размещены в пролете вгптовыхконструкций 9 и шарнирно соединены состержнями 8 вантовой конструкции 9 иприкреплены шарнирно к свободному концунижнего стержня 11 вертикально,". частистержневой системы,Нижняя часть грузов 7 размещена ввыемках 12 фундамента 1 с зазорами 1,:.14 относительно дна 15 и стенок выемок 16.Стержни 8 вантовых конструкций 9 снабжены стяжными муфтами 17,Принцип работы устройства заключас;сяв следующем.Вертикальная нагрузка воспринимаетсяопорами 6, обеспечивающими свободное перемещение в горизонтальной плоскости надфундаментной конструкции 4, т,е. являющимися опорами с безразличным положениемравновесия. Пролеты вантовых конструкций9 сейсмоизолирующего устройства 3 работают одновременно. В споки,:омравновесие надфундаментной конструкции 4обеспечивается уравновешенными силами горизонтального распора в пролетах в точках 18 и 19 крепления вантовых конструкций 9, воспринимающих растягивающие усилия от действия гравитационных сил на массу грузов 7.При горизонтальных сейсмических колебаниях инерция массы надфундамен 1 пойконструкции 4 здания, сооружения противодействует горизонтальному перемещениюфундамента 1, что выражается в переносе нанего сейсмической нагрузки через сейсмоизолирующие устройства 3. При колебанияхздания оба пролета вантовых конструк,9 одновременно изменяются на одинак;:овеличину с разными знаками, равную перемещению надфундаментной конструкции 4.Изменения углов наклона продольной, осивантовых конструкций 9 к горзон 1 зли илиизменение стрелок провесов) в возра: г,:.к. -щем пролете будут больше, чем их изменения в уменьшающемся пролете. Разностьизменений углов наклона продольной осивант к горизонтали в смежных пролетахсоздает восстанавливающую горизонтальную силу, приложенную в точке 19 увеличи-вающегося пролета и направленную обратно горизонтальной сейсмической силе, действующей на надфундаментную конструкцию 4, возвращаемую в положение равновесия и обеспечения устойчивости.При изменении приложения горизонтальной нагрузки на 90 в работу включаетсявторая двухпролетная вантовая конструк ция 9 сейсмоизолирующего устройства 3, расположенная перпендикулярно первой вантовой конструкции 9.Сейсмоизолирующее устройство 3 автоматически снижает действующую на надфундаментную конструкцию 4 горизонтальную сейсмическую нагрузку, причем чем больше перемещение надфундаментной конструкции 4, тем меньше стрелка провеса груза 7 в увеличивающемся пролете, тем значитель . нее величина разности горизонтального распора в обоих пролетах вантовых конструкций 9.Гашение колебаний и перемещение надфундаментной конструкции 4 зависит от подбора динамических параметров сейсмоизолируюшего устройства 3, т.е, от массы груза 7, стрелкипровеса и длины вантовых конструкций 9, регулируемых стержнями муфтами 17, и сил трения в опорах 6 и узлах сейсмоизолирующего устройства 3.Изменяющаяся при колебаниях величи 50 25 30 35 .4 0 45 на распора (жесткость) сейсмоизолирующег устройства 3 снижает возможность вхождения системы в режим резонанса. При значительных перемещениях надфундаментной конструкции 4 от отдельных перегрузочных циклов движения грунта из-за приближения частот сейсмического воздействия на здание к частотам его собственных колебаний груз 7 одного из пролетов упирается в фундамент 1 с мгновенным гашением распора в этом пролете, что вызывает резкое изменение частоты основного тона колебаний системы и, как следствие, предотвращение входа ее в зону резонансного режима, что повышает надежность конструкции при сейсмических воздействиях.Висячие конструкции отличаются надежностью эксплуатации, простотой изготовления и монтажа, что снижает их стоимость.Изобретение позволяет повысить надежность сейсмоизолирующих устройств, что ведет к повышению сейсмостойкости здания, сооружения в целом, упростить конструкцию сейсмоизолирующих устройств за счет применения вантовых конструкций и снизить материалоемкость фундамента за счет использования выступов в качестве опор надфундаментной конструкции.Экономическая эффективность предлагаемых конструкций систем сейсмозащиты принимается в виде снижения расходов за счет уменьшения расчетной сейсмичности надфундаментной части здания на 1 балл или повышения этажности на 1 этаж (при сохранении расчетной сейсмичности), что определяет среднее значение снижения стоимости 1 м общей площади около 2,5 руб.+ Составител Техред И. В Тираж 696 дарственного изобретений Ж - 35, Ра нт, г. Ужг Г. Ивано Редактор П. КоссейЗаказ 3301/30ВНИИПИ Госпо делам13035, Москва,филиал ППП Пат ерес Корректор С. ЧПодписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5ород, ул. Проектная, 4