Сборная сейсмоизолирующая опора здания

(50 ЕТЕНИ ЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ С(71) Центральный научно-исследователь ский институт строительных конструкций им. В.А.Кучеренко(56) Авторское свидетельство СССР В 3 168 17, кл, Е 02 В 27/34, 1966.Авторское свидетельство СССР 0 ф 554386) кл. Е 02 П 27/34, 1972.;(54) СБОРНАЯ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ЗДАНИЯ 2 П 27/34 Е 04 Н 9 0(57) Изобретение касается выполнениясейсмоизолирующей опоры здания и позволяет снизить сейсмическую нагрузкуна надопорную часть здания. Сейсмоизолирующая опора состоит из опорного блока 1 со стаканом 2, стойки 3,ростверка 4 и демпферной плиты 5.Стойка установлена в стакане опорногОблока с возможностью качания и меетна нижнем торце выступ 1 О. Демпфер.размещен на верхней поверхности опорного блока и выполнен с центральнымотверстием, соосным стакану. В отверстии демпфера размещен ростверк, который на нижней поверхности имеет выс1434033 туп 11, Ростверк через свой выступ сперт на верхний торец стойки с воэможностью скольжения. Ростверк размещен с зазором относительно стенок отверстия демпфера и относительно верхней поверхности опорного блока. Надо,порная часть здания жестко соединена с ростверком, Высота стойки и размеры выступов стойки и ростверка опреИзобретение относится к строитель- ,ству и касается выполнения опор, используемых при возведении зданий в сейсмических районах.Цель изобретения - снижение сейс 5 мической нагрузки на надопорнуючасть здания.На чертеже изображена описываемая опора, вертикальный разрез.10Сейсмоизолирующая опора включает опорный блок 1 со стаканом 2, стойку . 3, ростверк 4 и демпер 5 в виде пли- ты, Нацопорная часть здания 6 жестко соединена с ростверком 4, На дно ста кана 2 уложена металлическая закладная пластина 7, на которую свободно установлена стойка 3, имеющая по своим торцам закладные пластины 8 и 9. Нижний торец стойкй снабжен .выступом 10. Стойка 3 имеет возможность совершать качательные перемещения внутри стакана 2. Ростверк 4 выполнен внизу :,с квадратной или круглой в плане плос" кой металлической закладной пластиной -5 11 с выступом 12 и свободно опирается этим выступом на верхний торец стойки 3 с возможностью возвратно-посту"- пательных перемещений при качании стойки 3. Демпфер 5 отделен от рост- верка 4 зазором, что дает ему возможность скользить с сухим трением по верхней поверхности блока 1. Стенки стакана 2 выполнены наклонными, расширяющимися кверху. Поперечные размеры стойки 3 и размеры в плане,цна ста" кана 2 одинаковы. Высота стойки 3 и размеры выступов 10 и 12 определены таким образом, чтобы тангенс угла К образованного вертикалью и прямой,40 соединяющей расположенные по разные стороны от оси стакана углы выступов делены таким образом, чтобы тангенс угла, образованного вертикалью и прямой, соединяющей расположенные по раз ные стороны от оси стакана углы выступов стойки и ростверка, не превосходил О, 1. Стакан опорного блока выполнен с наклонными стенками. Угол их наклона меньше укаэанного выше угла. 1 з.п.Ф-лы, 1 ил. 10 и 12, не превосходил 0,1, Таким образом, в начале качательного перемещения стойки 3 мгновенный вектор направления перемещения ростверка составляет с горизонталью угол Ы. тангенс которого не превышает 0,1.Угол наклона стенок стакана меньше угла о.Сейсмоизолирующая опора работает следующим образом.При действии сейсмической нагрузки стойка 3 отклоняется от вертикального положения. Поскольку гр с,с 0,1, сейсмическая нагрузка, действующая на вышележащее здание 6, не превосходит одной десятой части веса Я здания 6, т,е. величины 7-балльной расчетной нагрузки, Когда стойка 3 отклоняется от вертикального положения, ростверк 4 и жестко соединенное с ним здание 6 совершают поступательное перемещение по.окружности радиуса Й с центром в точке О. В натуральных условиях дуга, по которой перемещаются ростверк 4 и здание 6, определяется не только величиной радиуса Й, чо и местными упруго пластическими деформациями закладных пластин и бетона в узлах стыка стойки 3 со стаканом 2 и ростверком 4, Зти деформации способствуют уменьшению сейсмической нагрузки на здание б,При отклонении стойки 3 от вертикального положения действущая на нее ,нагрУзка от веса Я здания 6 образует восстанавливающий момент М=Яг с перемейным плечом г относительно точки О. По мере увеличения угла наклона стойки величина плеча г и, соответственно, восстанавливающий момент М уменьшаются. Как показывают результаты натурных испытаний сейсмоизолирующей опоры, 1434033зависимость между величиной горизонтальной силы, действующей на здание 6, и величиной его горизонтального перемещения существенно нелинейна. Теоретически в момент начала переме 5 щения действующая на здание 6 горизонтальная сила Т равна 0,1 Я и нелинейно убывает с ростом величины перемещения.1 ОНелинейная зависимость между силой и перемещением является препятствием для развития резонансных колебаний динамической системы, состоящей из сборных сейсмоиэолирующих опор и опер того на них пространственно-жесткого здания 6.Амплитуда колебательного перемещения стойки 2 ограничена стенками стакана 1. При сильном качании.и соударении стойки 3 со стенкой стакана 2 ,горизонтальная динамическая сила, передаваемая на здание 6, ограничена силой Т, достаточной для проскальзывания выступа 12 ростверка 4 по металлической закладной пластине 9 стойки 3. В крайнем наклоненном положении стойки 3, когда она прилегает к стенке стакана 2, эта сила равна30Т =(й соя 3 - зп 3),где 3 - угол наклона стойки к вертикали в ее крайнем положенииили, что то же самое, уголнакпона к вертикали внутрен- З 5ней поверхности стенки стакана;й - коэффициент трения стали постали ( принимается рав- )ным 0,2),,40Чтобы сила Т не превосходила 0,1 Я, полагаем (Г сов 3 - зп 3) 4 0,1, откуда при 2 =0,2 находим, что неравенство соблюдается при ц 0,1.Однако 1 ц следует принимать меньшим Сдст.е. меньшим 0,1, в противном случае стойка при сильном качании потеряет устойчивость из-за того, что восстанавливающий момент упа дет до нуля или, более того, превратится в опрокидывающий момент. При с,= 0,1 и д 3 с Яе, = 0,1 сила Т 1 будет больше О, 1 Я. Чем ближе величина Сд Р подходит снизу к величине 55 1 д М , тем ближе сила Т подходитсверху к величине О, 1 Я. Незначительное превьш 1 ение силой Т величины О, 1 Я в рассматриваемом крайнем случае работы сейсмоизолирующей опоры допустимо, поскольку в нормальных условиях ее работы сочдарения стойки со стеной стакана происходить не должно.При раскачивании здания 6 с амплитудой, большей величины зазора между ростверком 4 и демпфером 5, последний совершает возвратно-поступательное скольжение по стакану 2 с диссипацией энергии, затрачиваемой на работу сил сухого трения между демпфером 5 и блоком 1, Величина зазора между ростверком 4 и демпфером 5 назначается иэ условия, чтобы в момент включения демпферной плиты в работу суммарная гори- зонтальная сила, действующая на здание 6, не превысила 0,1 О. Это усло- вие выполнимо, поскольку после достижения силой величины 0,1 Я по мере дальнейшего увеличения перемещения сила нелинейно убывает.1Если при сильном землетрясении произошло разрушение стойки 3 или местное разрушение в узле опирания ростверка 4 на стойку 3, или местное разрушение в узле опирания стойки 3 надно стакана 2, происходит опусканиеростверка 4 на верхнюю поверхностьблока 1, В этом случае, если здание6 продолжает раскачиваться, существенно возрастают силы сухого тренияза счет той части веса здания 6, которая действует на опустившийся ростверк 4,Чтобы опускание ростверка 4 непривело к разрушению здания, начальныйзазор между нижней поверхностью ростверка 4 и верхней поверхностью блока1 составляет ке более 1 - 2 см.Если под действием сейсмическойнагрузки разрушается ростверк 4, происходит опускание здания 6 на демп-фер 5. В этом случае также существенно возрастают силы сухого трения демпфера 5 по верхней поверхности блока 1эа счет того веса здания 6, которыйвоспринимает демпферная плита, Чтобыопускание здания 6 на демпфер 5 непривело к разрушению здания, начальный зазор между низом здания и верхней поверхностью демпфера 5 устанавливается не более 1 - 2 см.Во всех рассмотренных случаях разрушения увеличение сил сухого тренияспособствует гашению колебаний здания 6,Составитель Г.ГаврищукТехред И.Дидык Корректор М,Пожо Редактор А.Маковская Заказ 5522/31 Тираж 637 ПодписноеВНИВЛИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. ужгород, ул, Проектная, 4 5 1 ч Зч 033 6Применение описываемой сборной щенной на опорном блоке и имеющей сейсмоизолирующей опоры для строитель- сквозное соосное со стаканом отверства зданий в районах с расчетной стие,верхний опорный элемент выполнен сейсмичностью 8 и 9 баллов позволитв виде ростверка с выступом на нижней снизить стоимость строительства и по- поверхности, размещенным на верхнем5высить сейсмостойкость самих зданий. торце стойки с возможностью скольжения, а стойка выполнена с выступом на Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я нижнем торце, причем ростверк размещенв отверстии плиты с зазором относиСборная сейсмоизолирующая опо- тельно его стенок и с зазором отнора здания, включающая опорный блок сительно верхней поверхности опорного со стаканом, выполненным с наклонны- блока, а поперечные размеры стойки ми стенками, установленную в стакане соответствуют размерам дна стакана. с возможностью качения стойку, демп б 2. Опора по п.1, о т л и ч а ю - Фер и верхний опорный элемент, опер- щ а я с я тем, что угол, образовантый на верхний торец стойки и жестко ный вертикалью и прямой, соединяющисоединенный с надопорной конструкцией ми расположенные по разные стороны здания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, от оси стакана углы выступов ростверчто, с целью снижения сейсмической ,20 ка и стойки, превышает угол наклона нагрузки на надопорную часть здания, стенок стакана, а его тангенс не пре; демпФер выполнен в виде плиты, разме- вьппает 0,1.