Сейсмостойкое сооружение

 

СЕЙСМОСТОЙКОЕ СООРУЖЕНИЕ , включающее пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикциончо-демпфирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материалоемкости сооружения , фрикционно-демпфируюш,ее устройство выполнено из металлических пластин , верхние из которых жестко прикреплены к плите перекрытия, нижние - к фун.даментной плите, а промежуточные пластины размешены между верхними или нижнкми пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов , при этом нижние или верхние пластины , не соединенные с промежуточными, установлены в одной плоскости с последнил и и с зазором относительно них, причем промежуточные и соединённые с ними верхние (/) или нижние пластины выполнены с овальными отверсти5тми для пропуска болтов. ОО ОО О5 СО

С .ЕОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИКз(д1) Е 04 Н 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3216713/29-33 (22) 12.12.80 (46) 07.08.83. Бюл. № 29 (72) В.Н. Савельев, А.М. Уздин, P.Ã. Хусид, А.А. Никитин, В.В. Сахарова, А.Ю. Симкин и С.А. Шульман (7-1 ) Научно- исследовательский институт мостов и Государственный институт по изысканию и проектированию мостов Ленгипротра нсмост (53) 699.841 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 545737, кл. Е 04 Н 9/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 577287, кл. Е 04 Н 9/02, 1976 (прототип), (54) (57) СЕЙСМОСТОЛКОЕ СООРУЖЕНИЕ, включающее пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой пере„„SU„„1033679 крытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикционно-демпфирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материалоемкости сооружения, фрикционно-демпфирующее устройство выполнено из металлических пластин, верхние из которых жестко прикреплены к плите перекрытия, нижние — к фундаментной плите, а промежуточные пластины размещены между верхними или ниж- ними пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов, при этом нижние или верхние пластины, не соединенные с промежуточными, установлены в одной плоскости с последниМи и с зазором относительно них, причем промежуточные и соединенные с ними верхние ж или нижние пластины выполнены с овальными отверстиями для пропуска болтов.

1033679

5О

Изобретение относится к сейсмостойкому строительству жилых, промышленных и транспортных сооружений, подверженных сейсмическим воздействиям.

Известен пространственно жесткий каркас здания, установленный на фундаменте на чечевицеобразных качающихся сфероидах, а между каркасом и фундаментом устроен демпфер сухого трения в виде песчаной подушки (1 j

Недостатком указанного решения является невысокая надежность, обусловленная сложностью регулирования сил демпфирования и зависимостью этих сил от вертикальной инерционной нагрузки на сооружение.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сейсмостойкое сооружение, включающее пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикционно-демпфирующее устройство (2).

Недостаток устройства заключается в низкой надежности, обусловленной невозможностью регулирования сил трения при одновременном действии вертикальных и горизонтальных сейсмических толчков, носящих нерегулярный; случайный характер. Кроме того, устройство отличается большими габаритами и материалоемкостью.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение материалоемкости сооружения.

Указанная цель достигается тем, что в сейсмостойком сооружении, включающем пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой- перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикционно-демпфирующее устройство, фрикционно-демпфирующее устройство выполнено из металлических пластин, верхние из которых жестко прикреплены к плите перекрытия, нижние — к фундаментной плите, а промежуточные пластины размещены между верхними или нижними пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов, при этом нижние или верхние пластины, не соединенные с промежуточными, установлены в одной плоскости с последними и с зазором относительно них, причем промежуточные и соединенные с ними верхние или нижние пластины выполнены с овальными отверстиями для пропуска болтов.

На. фиг. - 1 изображено сейсмостойкое сооружение; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сейсмостойкое сооружение с вариантами выполнения фрикционно-демпфирующих устройств; на фиг. 4— разрез Б-Б на фиг. 3.

Сейсмостойкое сооружение включает пространственно жесткие верхние этажи 1, 5

45 нижний этаж 2 с плитой 3 перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами 4, фундаментную плиту 5 и фрикционно-демпфирующее устройство 6.

Фрикционно-демпфирующее устройство

6 выполнено из металлических пластин, верх-" ние 7 из которых жестко прикреплены к плите 3 перекрытия, нижние 8 — к фундаментной плите 5, а промежуточные 9 размещены между верхними 7 или нижними

8 пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов 10, а отверстия 11 под болты в пластинах 7 — 9 выполнены овальными.

Нижние 8 или верхние 7 пластины, не соединенные с промежуточными 9, установлены в одной плоскости с последними и с зазором 12 относительно них.

Гибкие опоры 4 могут быть заменены катка м и 13.

Конструкция фрикционно-демпфирующего устройства 6 допускает следующие варианты выполнения

Только с одной стороны промежуточной пластины 9 расположена не соединенная с ней верхняя 7 или нижняя 8 пластина (фиг. 1 и 2).

С обеих сторон промежуточной пластины 9 расположены не соединенные с ней верхние 7 и нижние 8 пластины (фиг. 3 и 4).

Промежуточная пластина 9 выполнена с пазом 14, внутри которого расположена не соединенная с ней верхняя 7 или нижняя 8 пластина (фиг. 3 и 4, средний пакет пластин).

Демпфирующее устройство 6 состоит, по крайней мере, из двух независимо работающих пакетов пластин 7 — 9, причем разные пакеты выполнены с различной обработкой поверхностей пластин 7 — 9 пакета, различной величиной овальных отверстий

11, различным количеством болтов 10 различного диаметра. Величины коэффициентов трения, размеры болтов 10 и овальных отверстий 11 назначаются расчетом из условия максимального гашения сейсмических колебаний.

При сейсмических толчках жесткая конструкция верхних этажей 1 смещается на гибких опорах 4 или катках 13 относительно фундаментной плиты 5 и плиты 3 перекрытия до тех пор, пока не будет выбран зазор 12, т.е. верхние 7 или нижние 8 пластины в одном или нескольких пакетах не упрутся в промежуточные пластины 9. Если при этом сейсмическая инерционная нагрузка будет достаточна для преодоления сил трения во фрикционном болтовом соединении, то произойдет сдвижка пластин 9 и болтов 10 по овальным отверстиям 11.

Дальнейшая работа системы существенно зависит от варианта выполнения демпфирующего устройства 6.

1033679

В случае, если верхняя 7. или нижняя

8 пластина, не соединенная с промежуточной 9, расположена лишь с одной стороны промежуточной пластины 9, в процессе колебаний происходит необратимая односторонняя подвижка промежуточной пластины 9, и демпфирующее устройство 6 выступает при этом в роли ограничителя перемещений с переменным увеличивающимся зазором 11.

В случаях, когда с обоих торцов промежуточной пластины 9 расположены не соединенные с ней верхние 7 и нижние 8 пластины происходит возвратно-поступательное движение промежуточной пластины 9, и система работает как демпфер.

В случае, когда промежуточная пластина 9 выполнена с пазом 14 для размещения в нем не соединенной с ней верхней

7 или нижней 8 пластины так же, как и в предыдущем случае, происходит возвратнопоступательное движение- промежуточной пластины 9.

Во всех случаях негативный эффект от ударов конструкции об ограничитель снижается за счет возможности пластической подвижки в болтовом соединении. Повышается надежность конструкции в целом, поскольку ограничители не выключаются из работы в процессе колебаний. Кроме того, в процессе сдвижки промежуточных пластин 9 происходит рассеяние энергии во фрикционном болтовом соединении, что ведет к снижению сейсмических нагрузок на сооружение и, в конечном итоге, к снижению его материалоемкости.

Силы демпфирования не зависят от вертикальной компоненты сейсмического воздействия, а определяются лишь силой натяжения болтов 10 и видом обработки боковой поверхности соединенных пластин

7 — 9. . Оптимизация гашения колебаний, а так1 же обеспечение многокаскадного демпфирования обеспечивается соответствующим выбором зазоров 12 и обработкой поверхностей пластин 7 — 9, объединенных в пакет.

Конструкция может быть использована не только в гражданском и промышленном, но и в транспортном строительстве. В этом случае в роли пространственно жесткой конструкции выступают пролетные строения, а в роли фундамента — опоры. Устройство позволяет снизить инерционные нагрузки

20 на опоры и исключить устройство специальных массивных ограничителей перемещений стопоров. Ограничителем перемещений являются края овальных отверстий 11, расположенных в нижних пластинах 8, в которые упирается болт 10 в случае сдвижки его в крайнее положение.

Применение предлагаемого решения позволяет снизить сейсмические нагрузки на опоры мостов на 15 — 20% при расчетной сейсмичности сооружения 9 баллов. При этом стоимость опор уменьц1ается на плотных основаниях на 2 — 4%, а на сильно сжимаемых основаниях на 6 — 10%.

1033679

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 5583 34

Составитель Г. Иванова

Техред И. Верес Корр ек то р A. Ил ьи н

Тираж 724 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4