Сейсмоизолирующее основание

 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям оснований под фундаменты сейсмостойких зданий, сооружений. Цель изобретения - повышение эффективности гашения сейсмических колебаний за счет обеспечения отражения и поглощения энергии колебаний конструкцией сейсмоизолирующего основания зданий, сооружений. Поставленная цель достигается тем, что сейсмоизолирующее основание здания, сооружения включает расположенное под фундаментом здания, сооружения упругое основание, имеющее форму перевернутой усеченной прямоугольной пирамиды, грани которой состоят из попеременно уложенных горизонтальных и наклонных слоев из материалов с различными акустическими свойствами и центрального упругого ядра, выполненного из армированного грунта, при этом масса сейсмоизолирующего основания равна массе здания, сооружения. Проведенные экспериментальные исследования на моделях предлагаемой конструкции сейсмоизолирующего основания подтверждают его высокие сейсмоизолирующие свойства. Применение сейсмоизолирующего основания позволит повысить сейсмостойкость зданий, сооружений, особенно на неблагоприятных в сейсмическом отношении грунтах, например посадочных, насыпных, сложенных неоднородными грунтами и др. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям оснований под фундаменты сейсмостойких зданий, сооружений.

Известна конструкция сейсмостойкого фундамента здания, сооружения, повышающая эффективность гашения сейсмических колебаний за счет наличия вертикальных напряженных анкеров, соединяющих верхнюю и нижнюю фундаментные плиты, и горизонтальных тяг с упорами на концах, размещенных в прослойке из сыпучего материала [1].

Недостатком этой конструкции фундамента является его недостаточная эффективность после первого этапа сейсмоколебаний, когда упругая прослойка и напряженные анкера исчерпают демпфирующие свойства.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является основание под фундамент сейсмостойкого здания, сооружения, у которого горизонтальная упругая подушка выполнена составной из верхнего песчаного слоя и нижнего слоя из дробленого скального грунта и снабжена горизонтальными бетонными плитами, размещенными в песчаном слое, и зазором относительно друг друга, а наклонная упругая подушка также выполнена составной из внутреннего глинисто-песчаного слоя и наружного из дробленого скального грунта, причем дробленые скальные грунты горизонтальной и наклонной упругих подушек сопряжены между собой [2].

Недостатками этого основания являются низкая эффективность сейсмозащиты вследствие незначительной разницы акустических жесткостей слоев упругих подушек и нарушения целостности системы основание - фундамент при исчерпании поглощающих свойств материалов подушек при сейсмических колебаниях.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения сейсмических колебаний за счет обеспечения отражения и поглощения энергии колебаний конструкцией сейомоизолирующего основания здания, сооружения.

Поставленная цель достигается тем, что сейсмоизолирующее основание здания, сооружения включает экранирующий пояс в виде горизонтальной упругой подушки, размещенной под фундаментом, и наклонной упругой подушки, размещенной по бокам фундамента, причем нижняя и боковые упругие подушки экранирующего пояса выполнены из чередующихся слоев материалов, акустическая жесткость которых отличается в сотни раз, а центральное упругое ядро основания - из армированного грунта, при этом масса сейсмоизолирующего основания равна массе здания, сооружения.

Сейсмоизолирующее основание под фундамент 1 здания, сооружения 2, расположенного в котловане 3, включает: нижние и боковые экранирующие пояса из чередующихся слоев различной акустической жесткости, например из железобетона 4 и из пенополиуретана, резины 5; центральное упругое ядро, выполненное из глинистого грунта, уложенного послойно с уплотнением (7) и армированное геосеткой или стальной полосовой арматурой (6); грунт обратной засыпки 8.

Принцип работы сейсмоизолирующего основания под фундамент 1 здания, сооружения 2 заключается в следующем.

Сейсмические волны, действующие на основание здания, сооружения 2, многократно отражаются по границам "жестких" 4 и "мягких" 5 слоев экранирующих поясов, акустические жесткости которых отличаются в сотни раз, вследствие чего на границах разделов слоев 4 и 5 возникает большое количество интерферирующих волн, которые будут взаимно усиливаться, т.е. коэффициент отражения значительно возрастает и приведет к существенному ослаблению сейсмического сигнала.

В сейсмоизолирующем основании помимо отраженных сейсмических волн возникают существенно ослабленные проходящие и проходящие обменные волны, пронизывающие центральное упругое ядро из армированного грунта. Упругое ядро находится в объемном напряженном состоянии и выполняет функции поглощения проходящих сейсмических волн. При воздействии землетрясения ударные сейсмические нагрузки снижаются вследствие того, что между материковым грунтом и фундаментом здания, сооружения располагается как бы пружинящее буферное устройство, отражающее и поглощающее сейсмические волны. Равенство масс, составляющих систему: здание - сейсмоизолирующее основание, обеспечивают оптимальные передаточные функции этой системы, так как поглощенные основанием волны гасятся массой сейсмоизолирующего основания и сглаживаются большеразмерной жесткостью основания. В принципе представляется возможным так подобрать конструкцию сейсмоизолирующего основания здания, сооружения (количество, толщину и акустические жесткости слоев) при заданных параметрах сейсмического воздействия, что эффект землетрясения на здание, сооружение будет сведен к минимуму или исключен полностью.

Проведенные на моделях экспериментальные исследования предлагаемой конструкции сейсмоизолирующего основания подтверждают его высокие сейсмоизолирующие свойства.

Применение сейсмоизолирующего основания позволит повысить сейсмостойкость зданий, сооружений, особенно при строительстве на неблагоприятных в сейсмическом отношении грунтах, например просадочных, насыпных, сложенных неоднородными грунтами и др.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 981512, E 02 D 27/34, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 657137, E 02 D 27/34, 1979 (прототип).

Формула изобретения

Сейсмоизолирующее основание здания, сооружения, включающее экранирующий пояс в виде горизонтальной упругой подушки, размещенной под фундаментом, и наклонной упругой подушки, размещенной по бокам фундамента, отличающееся тем, что его нижняя и боковые упругие подушки выполнены из чередующихся слоев материалов, акустическая жесткость которых отличается в сотни раз, а центральное упругое ядро основания - из армированного грунта, при этом масса сейсмоизолирующего основания равна массе здания, сооружения.

РИСУНКИ

Рисунок 1