Виброизолятор для зданий, сооружений

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты конструкций, людей и оборудования от воздействия вибрации, передающейся на здания, сооружения от транспортных и иных техногенных источников. Виброизолятор для зданий, сооружений включает слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин, термически прикрепленных к слою резины по опорным поверхностям. На центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определены соотношениями: H₀≥C₁≥H₀/2; L_1,2/2≥D_1,2≥1,2H₀ D_1,2≥F_1,2≥0; 0,2L₂≥K_1,2≥0,02L₁, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей (1) и меньшей (2) сторонам виброизолятора. Н₀ - высота слоя резины, C₁ - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D_1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F_1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K_1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L_1,2 - размер боковой стороны слоя резины. Технический результат состоит в снижении материалоемкости, повышении производительности защиты объекта и технологичности применения виброизолятора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты конструкций, людей и оборудования от воздействия вибрации, передающейся. на здания, сооружения от транспортных и иных техногенных источников.

Резинометаллические виброизоляторы широко используются в машиностроении для снижения вибронагрузок при работе двигателей, машин и механизмов.

Известен резинометаллический виброизолятор, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габарит резины металлических пластин, термически прикрепленных (привулканизованных) к резине по опорным поверхностям (SU 1294444 A1, F16F 3/08, 16.04.1985). Однако этот виброизолятор конструктивно не рассчитан на использование для зданий, сооружений.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является прямоугольный (на виде сверху) резинометаллический виброизолятор, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габарит резины металлических пластин, термически прикрепленных к резине по опорным поверхностям (Вибрации в технике. Справочник в 6 томах. М.: Машиностроение, 1981, т.4, стр.209, рис.20). Отличительной особенностью такого виброизолятора является отношение характерного геометрического размера (большей стороны) L₁ к высоте слоя резины H₀ α=L₁/H₀≥5 и работа в здании или сооружении в условиях низкого уровня динамических нагрузок и высокого уровня статической деформации сжатия ε=Δ/H₀≤0,25, где Δ - вертикальное перемещение опорной поверхности виброизолятора под действием расчетной статической нагрузки.

Недостатком известного резинометаллического виброизолятора является стесненная деформация слоя резины в его угловых областях под нагрузкой, вследствие чего в центральных областях боковых поверхностей виброизолятора по сравнению с угловыми областями происходит неравномерное выпучивание резины, что существенно увеличивает габариты деформированного виброизолятора и, следовательно, габариты металлической арматуры, затрудняя размещение виброизоляторов в конструкциях зданий, сооружений.

Задачей настоящего изобретения является максимальное устранение отмеченного эффекта, то есть с учетом увеличения площади виброизолятора при его сжатии обеспечение равномерного и минимального увеличения габаритов виброизолятора, без образования областей выпучивания в средних частях его боковых сторон.

Поставленная задача решается тем, что в виброизоляторе для зданий, сооружений, включающем слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины металлических пластин, термически прикрепленных к резине по опорным поверхностям, на центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, выполненные с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определяются соотношениями:

H₀≥C_1,2≥H₀/2;

L_1,2/2≥D_1,2≥1,2H₀;

D_1,2≥F_1,2≥0;

0,2L₂≥K_1,2≥0,02L₁,

где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей L₁ и меньшей L₂ сторонам виброизолятора, H₀ - высота слоя резины без нагрузки, C_1,2 - величина выступа арматуры за габарит резины, D_1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F_1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K_1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L - размер боковой поверхности слоя резины.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, состоит в превращении после сжатия виброизолятора боковой поверхности резины с углублениями в поверхность, не выходящую за габариты металлической арматуры, а формы самого слоя резины виброизолятора в форму, близкую к прямоугольной, по формуле F_тр=F₀[(S+1)²-S], что достигается заполнением трапециевидных углублений частью объема резины V₀, освобождаемого при расчетной деформации (сжатии) виброизолятора Δ, где V₀=F₀Δ, F₀ - опорная площадь свободного (без нагрузки) виброизолятора (по резине), F_тр - общая площадь трапециевидных углублений, S=Δ/(H₀-Δ) - условная деформация сжатия, ε=S/(1+S) - деформация сжатия, Δ - осадка виброизолятора под нагрузкой, Δ=εH.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на фиг.1 и 2, где Х-Х и Y-Y - центральные оси виброизолятора.

На фиг.1 изображен резинометаллический виброизолятор с металлической арматурой 2, термически прикрепленной (привулканизированной) к слою резины 1 по опорным плоскостям, и с трапециевидными углублениями 3 на боковых поверхностях резинового слоя виброизолятора, продольный разрез по В-В на фиг.2.

На фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1.

Как показано на фиг.1, в прямоугольном резинометаллическом виброизоляторе, включающем слой резины 1 с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины металлических пластин 2, термически прикрепленных (привулканизованных) к резине по опорным поверхностям, на центральных участках боковых поверхностей резинового слоя виброизолятора образуют трапециевидные углубления 3, с плавными сопряжениями прямолинейных 4 и наклонных 5 участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях слоя резины в зависимости от величины статической деформации при сжатии виброизолятора определяются из условия прямоугольной формы деформированного виброизолятора соотношениями: H₀≥C_1,2≥H₀/2; L_1,2/2≥D_1,2≥1,2H₀; D_1,2≥F_1,2≥0; 0,2L₂≥K_1,2≥0,02L₁, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей L₁ и меньшей L₂ сторонам виброизолятора, Н₀ - высота слоя резины, C_1,2 - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D_1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F_1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K_1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L - размер боковой стороны виброизолятора (по резине).

Устройство работает следующим образом.

Из условия надежной длительной эксплуатации виброизоляторов условная деформация сжатия назначается в пределах S=0,17-0,20, соответственно ε=0,145-0,167. Например, недеформированный типовой виброизолятор несущей способностью 100 тс, с опорной площадью без вырезов 1575 см² и с вырезами 1475 см², толщиной слоя резины 4,0 см, объемом вырезов 400 см³, габаритами по резине 45×35 см (соотношение сторон 1:1,286) и габаритами по арматуре 50×40 см, имеет по большим сторонам слоя резины трапециевидные углубления с высотой 1,0 см и основаниями трапеции 35,0 см и 25,0 см, а по малым сторонам соответственно - 1,0 см, 25,0 и 15,0 см.

При S=0,2, осадке под нагрузкой Δ=0,167×4,0=0,67 см размеры деформированного виброизолятора с вырезами, толщиной слоя резины 3,33 см (с учетом сохранения соотношения сторон) составляют 47,7×37,1 см, без выпучивания резины на центральных участках сторон. Объем резины деформированного виброизолятора, заполнивший трапециевидные вырезы, составляет (32,1+21,5)×2×3,33=357,1 см³. Остаток объема, приходящийся на выпучивания резины, составляет ΔV=400,0-357,1=42,9 см³, что при высоте деформированного виброизолятора H=3,33 см соответствует на все четыре стороны площади 12,88 см². В соответствии с таблицами, приведенными в [2] «Справочник по строительной механике корабля» под ред. Акад. Шиманского, Судпромгиз, Л., 1958, стр.52, высота (стрелка) сегмента выпучивания на сторонах вырезов после их заполнения резиной составляет в среднем (по сторонам прямоугольника) 0,15 см = 1,5 мм, или 0,6% от длины стороны. Габаритные размеры контура деформированного слоя резины с учетом выпучивания составляют 47,9×37,3 см, то есть не выходят за габариты металлической арматуры (50×40 см). Учитывая округление расчетов по приведенным соотношениям до инженерных размеров сторон и вырезов, поставленную задачу изобретения - обеспечение равномерного и минимального увеличения габаритов виброизолятора, без образования областей выпучивания в средних частях его боковых сторон можно считать практически решенной, а технический результат - достигнутым.

Предложенная конструкция виброизолятора для зданий, сооружений позволяет получить после сжатия виброизолятора боковую поверхность слоя резины, не выходящую за габариты металлической арматуры, а форму самого виброизолятора - близкой к прямоугольной.

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Виброизолятор для зданий, сооружений, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин, термически прикрепленных к слою резины по опорным поверхностям, отличающийся тем, что на центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определены соотношениями: H₀≥C₁≥H₀/2; L_1,2/2≥D_1,2≥1,2H₀ D_1,2>F_1,2≥0; 0,2L₂≥K_1,2≥0,02L₁, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей (1) и меньшей (2) сторонам виброизолятора, Н₀ - высота слоя резины, C₁ - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D_1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F_1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K_1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L_1,2 - размер боковой стороны слоя резины.