Сейсмостойкий фундамент здания, сооружения

 

Сущность изобретения: сейсмостойкий фундамент включает открытый сверху короб и размещенный в нем плавучий блок Зазоры между коробом и блоком заполнены жидкостью Нижняя поверхность блока выполнена с ребрами, которые образуют кессон. Кессон частично заполнен сжатым воздухом. Блок соединен со стенками короба пружинами Величина зазора между стенками короба и блоком, площадь боковой поверхности, погружённой в жидкость, части блока и высота слоя сжатого воздуха в кессоне назначены из условия, при котором обеспечивается снижение ускорения перемещения блока при сейсмическом воздействии на короб до величины, не вызывающей повреждения здания, сооружения 1 з п. ф-лы, 2 ил. s- Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 02 0 27/34, 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ..Ю % 4 Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4732404/33 (22) 22.08.89 (46) 15.07.92, Бюл. М 26 (71) Ленинградский эойальный научно-исследовательский и проектный институт типового и эксйериментального проектирования жилых и обществейных эдайий (72) Е.М. Израилев и Е .С, Ромм (53) 624.159.14(088.8) (56) Патент США

N- 3748800; кл. Е 04 Н 9/02,1973.

Заявка Японии

N. 53-7727; ; Е 02 0 31/08, 1978. (54) СЕЙСМОСТОЙКИЙ ФУНДАМЕНТ ЗДА-, НИЯ, СООРУЖЕНИЯ (57) Сущность изобретения:.сейсмостойкий фундамент вкэючает открытый свер- .

Э

Изобретекие относится к строительству и касается конструкций фундаментов зданий; сооружений, возводимых в сейсмических районах.

Известен сейсмостойкий .фундамент здания, сооружения; включающий заполненный жидкостью QT крытый сверху короб и рвзмещейный в коробе с зазором относительно стенок и дйища блок, причем блок соединен,с. коробом йосредством пружин, размещенных,в боковых зазорах.

Наиболее близкйм к предлагаемому

;изобретению ..является,. сейсмостой кий фундамент эдания, соорфкения, включающий эаполнейййй".жидкостью открытый сверху короб и плавучий блок, который размещен в коробе с зазором относительно стенок и днища и соединен с его стенками посредством пружин, причем на:нижней поверхности блока посредством: ребер образован кес.„„БЦ„„1747606 А1

2 ху короб и:размещенный в нем плавучий блок. Зазоры между коробом и блоком заполнены жидкостью; Нижняя поверхность блока выполнена с ребрами, которые образуют кессон. Кессон частично заполнен сжатым воздухом. Блок соединен со стенками короба пружинами. Величина зазора между стенками короба и блоком, площадь боковой поверхности, погруженной в жидкость, части блока и вйсота слоя сжатого воздуха в кессоне назначены из условия, при котором обеспечивается сйижение ускорения перемещейия блока при сейсмическом воздействии на короб до величины, не вызывающей повреждения здания, сооружения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

° сон, частично заполненный сжатым воздухом.

Недостаток известнйх фундаментов заключается в их недостаточной надежности. р

Цель изобретения — повышение надеж.кости фундамента при сейсмическом воздействии..: . 0"

Поставленная цель достигается эа счет С того, что в сейсмостойком фундаменте эда- : 0" ния, сооружения включающем заполненный жидкостью открытый сверху короб и размещенный в коробе с зазором относительно стенок и днища и соединенный с его стенками посредством пружин плавучий блок, на нижней поверхности которого выполнены частично погруженные в жидкость ребра, образующие совместно с нижней йоверхностью блока кессон, частично заполненный сжатым воздухом, величина зазора между стенками короба и блоком, площадь боко1747606 вой поверхности погруженной в жидкость части блока и высота слоя сжатого воздуха в кессоне определены соответственно из следующих зависимостей

z6 ) V +! !ч +чт;

P gф с я< Рая .

1,6р v

h )А1+а9 ь

g где zg — величина зазора между стенками короба и блоком;

;и — вязкость жидкости;

Н вЂ” высота погруженной в жидкость части блока от нижней поверхности ребра; ! — периметр блока; ч — максимальная скорость перемещения блока;

P - вес здания, сооружения; ац — допустимое ускорение блока в единицах от ускорения силы тяжести;

t — время перемещения;

S — площадь боковой поверхности погруженной в жидкость части блока; р — плотность жидкости;

h> — высота слоя сжатого воздуха в кессоне;

:, А — максимально ожидаемая амплитуда вертикального перемещения блока. . Ha фиг. 1 изображено здание, сооружение с предлагаемым фундаментом, вертикальный разрез; на,фиг. 2 — фундамент, фрагмент разреза.

Фундамент включает открытый сверху короб 1 и размещенный в нем с зазором пустотелый плавучий блок 2, днище которого снизу выполнено с продольными и поперечными ребрами 3, образующими кессон.

Возвратные пружины 4 соединяют вертикальные стенки короба и плавучего блока.

Сплошной зазор между коробом и плавучим блоком заполнен жидкостью 5, например водой. Под уровнем жидкости на плавучем блоке размещены нагреватели 6.

Величина зазоров между коробом и плавучим блоком определена из условий плавучести и гидравлического сопротивления при их взаимном перемещении. Основным требованием является обеспечение снижения ускорения перемещения плавучего блока при сейсмическом воздействии на короб до величины, не вызывающей повреждения здания. При этом учитывается вязкое сопротивление воды при ее перемещении в коробе во время сейсмического воздействия. Исходя из изложенного, для обеспечения эффективной изоляции здания, сооружения от сейсмических воздействий в любом направлении величина зазора

zs между стенками короба и блоком определяется иэ зависимости

5 ze > 6 H +„

P g где,и — вязкость жидкости;

Н вЂ” высота погруженной в жидкость части блока от нижней поверхности ребра;

10 — периметр блока. ч — максимальная скорость перемещения блока;

P — вес здания, сооружения;

+ — допустимое ускорение блока в еди15 ницах от ускорения силы тяжести (ag - а /<, где g — ускорение силы тяжести);

t — время перемещения.

Площадь боковой поверхности погруженной в жидкость части блока S определе20 на из условия

S < Pa 1,6р v где p — плотность жидкости, а высота слоя сжатого воздуха в кессоне

h определена из условия формирования воздушной подушки

b )A1+àg ь а

Я

З0 где А — максимально ожидаемая амплитуда вертикального перемещения блока,.

При этом 2д » А, где Ед — минимальная величина зазора между дном короба и нижней поверхностью ребер.

В процессе возведения фундамента по сле устройства короба 1 в нем размещают плавучий блок 2, на котором возводится собственно здание. Затем в зазор между коробом и плавучим блоком здания заливается

40 вода, заполняющая все пространство, кроме верхней зонй кессона, в которой образуется воздушная подушка. tlo достижении водой уровня, при котором выталкивающая сила, действующая на плавучий блок 2, урав45 новесит массу здания, он всплывает. При этом воздушная подушка оказывается в сжатом состоянии за счет перепада гидростатического давления.

При ветровом или ином случайном гори50 зонтальном воздействии пружины 4 не допускают уменьшения горизонтального зазора до величины меньше, чем величйна расчетнОго горизонтального перемещения при сейсмическом воздействии. После пре55 кращения ветрового воздействия пружины

4 вернут плавучий блок в исходное положе, ние.

При горизонтальном сейсмическом воздействии перемещение грунта вместе с коробом 1 будет происходить независимо от

1747606 плавучего блока 2. стремящегося по инер- воздействии, величина 6 зазора между ции сохранять первоначальное положение . стенками"короба и блоком, площадь 3 бокоПри этом некоторая часть энергии сейсми- вой поверхности погруженной в жидкость ческого воздействия через воду 5, заполня- части блока и высота h< слоя сжатого воэдующую зазор, пружины 4 будет передаваться 5 ха в кессоне определены соответственно из на плавучий блок 2 и соответственно на зда- следующих зависимостей ние. Однако, учитывая податливость воды. заполняющей зазор и сообщающейся с атмосферой, вода будет перемещаться в про- 1ч +vt странство между коробом и плавучим 10 блоком, обтекая последний, и сейсмическое p

$ (° воздействие на плавучий блок окажется су- 1 я .„z щественно меньшим (до величины, при ко- .

1+а торой не требуется усиления конструкций ль > А — и здания против сейсмических воздействий). 15

При вертикальном сейсмическом воз- - где z6-величина зазора между стенками действии кроме on caHHoro защитного ме коро а локо; ханиэма, в работу включается воздушная подушка, демпфирующая гидравлический ударснизуэасчетупругогосжатия воздуха. 20 с™ б сти блока от нижней поверхности ребра:

Нагреватели обеспечивают неизмен- . ПеРиметР лока ность фазового состояния заполняющей ко-, v — максимальная скорость перемещероб среды в районах с низкими сезонными

Р— вес здания, сооружения;

Формул а и зоб рет.е н ия 25 ав-допУс™еУскоРение блока ведиейсмостойкий фундамент здания, ницах от ускорения силы тяжести;, .сооружения, включающий заполненный жидкостьюоткрытыйcaepxyкоробиразме -площ дь оково поверх ости огрущенный в коробе с зазором относительно женно вжидкостьчасти блока стенок и днища и соединенный с его стен- 30 ками посредством пружин плавучий блок, h1-высота слоя сжатого оздуха в кессона нижней поверхности которого выполнены частично погруженные в жидкость ре- .А — максимально ожидаемая амплитуда бра, образующие совместно с нижней веРтикальногопеРемещениЯблока. поверхностью блока кессон. частично эа- 35 полненный сжатым воздухом, о т л и ч а ю- с я тем, что на боковой йоверхности блока шийся тем, что, с целью повышения на уро е сезон ого промерэания грунта надежности фундамента при сейсмическом размещены нагреватели.

1ГГ - r 1Г Ч

J) г-- -iг-- r и II

1i» . 1(1 lI

tr — - г- — - г- — l>

tt

lt 3(1 .г!

4Г 1" 1Г Ъ

1 м г т —

II 1у

I .3(3(Jt

-уг ar —.-

tl П tt

Р л эi I г qr г и и ц

1747606

Составитель Г.Гаврищук редактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор И.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