Способ регулирования сейсмической нагрузки на здания и сооружения

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам регулирования нагрузки на здания и сооружения при сейсмических воздействиях. Способ регулирования сейсмической нагрузки на здания и сооружения включает изменения площади поперечного сечения с учетом высоты здания. Регулирование сейсмической нагрузки осуществляют за счет опор 3-х и более кинематических фундаментов, каждый из которых представлен твердым телом высотой (Н) с выпуклой шаровой нижней поверхностью радиуса (R) с центром кривизны на вертикальной оси симметрии и опирающимся на твердое плоское основание, при этом регулирование достигается изменением величины радиуса (R) и высоты (Н), соотношением R≥H, твердости используемого материала и шарнирного соединения объекта с колеблющимся основанием. Технический результат состоит в повышении сейсмостойкости здания и устойчивости сооружения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам регулирования зданий и сооружений при сейсмической нагрузке.

Известен способ, при котором для снижения сейсмической нагрузки учитывают частоту колебаний металлического каркаса. При этом существуют вырезы плит перекрытий, в которых фиксируются стеновые панели в углублениях (патент №2340751, опубликован 10.12.2008 г., МПК E04H 9/02).

В известном способе стеновые панели при значительных колебаниях не обеспечивают достаточную фиксацию, что снижает надежность и эффективность способа.

Известен также способ, где формируют фундаментные подушки, позволяющие снизить сейсмические силы (патент 2256749, опубликован 20.07.2005 г., МПК E02D 27/34, E04H 9/02).

Недостаток известного способа заключается в том, что на многоэтажных зданиях существующие стойки не обеспечивают достаточную устойчивость зданий при высокой сейсмичности территории.

Известен также способ, в котором сейсмичность снижается за счет кинематических стен, имеющих форму закругления и ребристость (патент №2319820, опубликован 20.03.2008 г., МПК E04H 9/02).

Однако в известном способе ребристые стены двух уровней с горизонтальной плитой между ними недостаточно обеспечивают снижение сейсмичности в многоэтажных зданиях.

Наиболее близким техническим решением является способ, в котором подвижный элемент связи выполнен по высоте с одним изменением площади поперечного сечения и образованием стойки, соединенной с нижней частью с определенной конфигурацией (патент №2005156, опубликован 30.12.1993 г., МПК E04H 9/02, E02D 27/34).

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что в точках шарнирного соединения с объектом слабо регулируется нагрузка при значительных колебаниях в период землетрясения, что снижает эффективность способа. Опорная поверхность нижнего опорного элемента выполнена плоской или вогнутой с центром кривизны. Элемент подвижности опоры выполняется с одним изменением площади, что регулируется недостаточно надежно при высокой сейсмичности.

Технический результат - повышение сейсмостойкости здания, устойчивости сооружения.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что регулирование горизонтальной сейсмической нагрузки на надземные объекты (здания и сооружения) осуществляется за счет опор 3-х и более кинематических фундаментов, каждый из которых представлен твердым телом высотой (H) с выпуклой шаровой нижней поверхностью радиуса с центром кривизны на вертикальной оси симметрии и опирающимся на твердое плоское основание, при этом регулирование достигается изменением величины радиуса (R) и высоты (Н) соотношением R≥Н, твердости используемого материала и шарнирного соединения объекта с колеблющимся основанием.

Способ осуществляется следующим образом.

Представим здание как объект, стоящий на шаровых опорах, которые могут свободно катиться по плоскости твердого основания. В этом случае инерционная, иначе сейсмическая нагрузка на объект при горизонтальном перемещении основания, с каким угодно большим ускорением, не может превысить силы трения шаров. Величины этих сил равны S:

S=(m1+m2)/H, где: m1, m2 - моменты сил трения вверху и внизу шара, Н=2R диаметр шара.

Учитывая ограниченную величину смещений при землетрясении, шары могут быть заменены своей нижней половиной, но шарнирно связанной с объектом. При этом под m1 теперь следует подразумевать момент в шарнире, а Н=2. Кроме того, опоры становятся привязанными к определенным точкам объекта.

Таким образом, максимально возможная сейсмическая нагрузка на здание зависит только от параметров Н, R, m1, m2, с некоторой поправкой, учитывающей твердость материала опор. Величина m1 зависит от принятого конструктивного решения технического шарнира.

Если допускается соотношение R>H, то это приводит к некоторому предсказуемому увеличению S в зависимости от ожидаемого смещения.

Способ поясняется рисунком, где изображен фундамент 1, на котором базируется шаровая поверхность - 2, имеющая различный радиус - R в зависимости от высоты здания - Н.

Опорное основание

1. Фундамент.

2. Шаровая поверхность фундамента.

3. Радиус выпуклой шаровой нижней поверхностью.

4. Сейсмическая нагрузка на объект при горизонтальном перемещении основания.

5. Шарнирное соединение объекта с колеблющимся основанием.

Способ позволяет повысить сейсмостойкость зданий и сооружений.

Способ регулирования сейсмической нагрузки на здания и сооружения, включающий изменения площади поперечного сечения с учетом высоты здания, отличающийся тем, что регулирование сейсмической нагрузки осуществляют за счет опор 3 и более кинематических фундаментов, каждый из которых представлен твердым телом высотой (Н) с выпуклой шаровой нижней поверхностью радиуса (R) с центром кривизны на вертикальной оси симметрии, и опирающимся на твердое плоское основание, при этом регулирование достигается изменением величины радиуса (R) и высоты (Н) соотношением R≥H, твердости используемого материала и шарнирного соединения объекта с колеблющимся основанием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству, а именно к способу повышения надежности, прежде всего, сейсмостойкости строящихся и эксплуатируемых зданий с каменными или бетонными несущими стенами.

Изобретение относится к строительству зданий, восприимчивых к стихийным бедствиям. .

Изобретение относится к опоре для защиты сооружений, которая выполнена в виде маятниковой скользящей опоры. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений, в частности, в регионах с повышенной сейсмической активностью.

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорам сейсмостойких сооружений. .

Изобретение относится к строительству, в частности к горизонтальному поясу жесткости высотных зданий с монолитным железобетонным каркасом. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорам сейсмостойких сооружений. .

Изобретение относится к куполообразному убежищу, имеющему сейсмически изолированную конструкцию. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве стратегически важных командных пунктов, например пунктов управления и связи, а также зданий и сооружений, относящихся к категории ответственных объектов, объединенных небывало высоким уровнем последствий разрушений и потерь, их важностью для функционирования экономики страны.

Изобретение относится к зданиям, возводимым в сейсмоопасных районах. .

Изобретение относится к области строительства и машиностроения

Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения многоэтажных зданий преимущественно панельных для сейсмоопасных районов

Здание // 2484220
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве жилых и промышленных зданий

Изобретение относится к области строительства, а именно к трехшарнирным рамам зданий, возводимых в сейсмических районах

Изобретение относится к демпфирующему устройству, в частности демпферу сейсмических колебаний. Технический результат: обеспечение демпфирующих свойств во многих направлениях. Демпфирующее устройство включает в себя полый шаровидный корпус, который выполнен составным, причем шаровидный корпус наполнен демпфирующей жидкостью и включает в себя несколько расположенных в радиальном направлении демпфирующих тел, расположенные радиально внутри концы которых закреплены на одной общей, расположенной в центре шаровидного корпуса опоре, а расположенные радиально снаружи концы которых непосредственно или опосредствованно закреплены на внутренней стенке шаровидного корпуса. Шаровидный корпус образован из двух имеющих форму оболочки шара элементов, которые плотно и с перекрытием прикреплены друг к другу и которые, по меньшей мере, в отдельных областях выполнены с возможностью вращательного перемещения относительно другу друга вокруг общей центральной точки и выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга в линейном направлении, причем перекрытие в окружной области увеличивается или уменьшается. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению зданий и сооружений в сейсмических районах. Сейсмостойкое здание включает каркас и фундаментную плиту, подвешенную на жестких в вертикальном направлении тягах к объемлющему ее, заглубленному в грунт фундаментному стакану. Между днищем фундаментного стакана и подошвой фундаментной плиты располагается динамический гаситель горизонтальных колебаний в виде плиты, подвешенной к каркасу с помощью жестких в вертикальном направлении тяг, пропущенных через отверстия в фундаментной плите, причем размер этих отверстий позволяет гасителю беспрепятственно совершать горизонтальные колебания во время землетрясения. Технический результат состоит в повышении надежности и сейсмостойкости здания. 1 ил. Референт Инин А.Н.

Изобретение относится к области строительства сейсмостойких сооружений. Технический результат: обеспечение оперативного управления сейсмозащитой здания или сооружения и повышение сейсмостойкости объекта в аварийной ситуации. Комплексная система сейсмозащиты здания или сооружения включает сейсмостойкое здание замкнутого типа на пространственной фундаментной платформе со скользящим слоем в основании, имеющей верхнюю и нижнюю плиты, скрепленные ребрами. Система дополнительно содержит автоматически управляемую систему-предохранитель с сейсмозащитным устройством, повышающую сейсмостойкость здания и обеспечивающую его сейсмозащиту в аварийной ситуации. Автоматически управляемая система-предохранитель содержит проводную или беспроводную быстродействующую связь между сейсмостанцией наблюдения, находящейся на удаленном расстоянии от здания, и размещенным в здании модулем управления, воспринимающим аварийный сигнал с сейсмостанции и передающим его актуаторам, размещенным в полостях фундаментной платформы. При этом актуаторы выполнены в виде напорных баллонов со смазывающей жидкостью и снабжены запорными элементами, взаимодействующими с модулем управления и срабатывающими по управляющему решению при получении аварийного сигнала от сейсмостанции впрыскиванием дозированной порции смазки в скользящий слой под фундаментной платформой здания, нижняя плита которой снабжена отверстиями или решетками, а скользящий слой, являющийся амортизатором сейсмического воздействия, образован из нескольких слоев полимерной пленки, верхние из которых выполнены перфорированными с отверстиями, пропускающими смазывающую жидкость внутрь между верхними слоями пленки, а нижние слои непроницаемы. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции, восстановлению или возведению сейсмостойких зданий и сооружений. Технический результат: повышение сейсмической безопасности зданий и сооружений. Сейсмостойкое здание содержит виброизолированный фундамент, горизонтальные и вертикальные несущие конструкции с системой виброизоляции, внутренние перегородки, кровлю здания, а также дверные и оконные проемы с усилением, базовые несущие плиты перекрытия снабжены в местах их крепления к несущим стенам здания системой пространственной виброизоляции, состоящей из горизонтально расположенных виброизоляторов, воспринимающих вертикальные статические и динамические нагрузки, а также вертикально расположенных виброизоляторов, воспринимающих горизонтальные статические и динамические нагрузки, при этом пол в помещениях выполнен на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите межэтажного перекрытия с полостями через слои вибродемпфирующего материала и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем полости базовой плиты заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, а каждый из виброизоляторов состоит из жестко связанных между собой резиновых плит: верхней и нижней, в которых выполнены сквозные отверстия, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке, а по форме виброизоляторы выполнены квадратными или прямоугольными, а их боковые грани выполнены в виде криволинейных поверхностей n-ого порядка, обеспечивающие равночастотность системы виброизоляции в целом, при этом отверстия имеют в сечении форму, обеспечивающую равночастотность виброизолятора, при этом каждый из виброизоляторов снабжен вибродемпфирующими вставками, размещенными в отверстиях каждого из виброизоляторов и выполненных в виде цилиндрического демпфирующего элемента, к концам которого жестко присоединены плоские упругие упоры, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, при этом плотность вибродемпфирующего слоя меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента. 7 ил.

Изобретение относится к строительству объектов, защищенных от неблагоприятных или катастрофических факторов. Технический результат: повышение надежности комплексной защиты дома в сейсмическом сооружении с микроклиматом от неблагоприятных и катастрофических факторов. Сейсмостойкое сооружение с микроклиматом состоит из дома с погруженным в воду и обладающим плавучестью водонепроницаемым подвалом и сейсмостойкого котлована с пресной или соленой водой, в котором дом находится в плавучем состоянии. Для выравнивания сооружения с подвалом по уровню и обеспечения состояния устойчивого равновесия служат выравнивающие емкости. Для обеспечения водной преграды служат амортизирующие средства, ограничивающие горизонтальные перемещения дома в разных уровнях и допускающие его вертикальные перемещения. Такая конструкция исключает непосредственный контакт дома с основным грунтом и образует водную преграду в любом направлении между грунтом и домом, амортизирующую как сейсмические, так и воздушные ударные нагрузки, а также обеспечивает защиту от наводнений. Для обеспечения в доме микроклимата выравнивающие емкости могут заполняться водой и несут дополнительную функцию теплоаккумуляторов, в которых накапливается и сохраняется солнечная тепловая энергия. Процесс накопления тепловой энергии минимизирован благодаря солнечно-тепловому теплообменнику, в котором функция охлаждения воздуха в доме совмещена с функцией сбора и переноса солнечной тепловой энергии в выравнивающие теплоаккумуляторы. В этом же процессе теплообмена может вырабатываться электроток фотоэлектрическими или полупроводниковыми низкотемпературными термоэлектрическими генераторами электроэнергии, модули которых установлены в каналах солнечно-теплового теплообменника. 24 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к защите строительных конструкций от сейсмического воздействия и снижению сейсмической нагрузки на здание. Технический результат: повышение сейсмостойкости здания, позволяющей упростить конструкцию фундаментов, и вместе этим расширить область использования сейсмозащиты, повышение технико-эксплуатационных характеристик здания с уменьшением горизонтальной сейсмической нагрузки на 2-3 балла в широком спектре частот. Сейсмостойкое здание включет пространственно жесткие этажи, колонны каркаса, опертые на нижнее железобетонное основание, которое не имеет жестких связей с вышележащими несущими конструкциями и лежит на скользящей прокладке, фундаменты выполнены из монолитного бетона в виде плиты или перекрестных лент. Для сейсмозащиты здания используется диссипация энергии землетрясения, построенная на принципах демпфирования сухого трения, при этом коэффициент трения материала прокладки между фундаментом и несущими элементами здания принимается от доли весовой характеристики, приложенной на каждой опоре, а несущие колонны здания в уровне сопряжения с фундаментом имеют дополнительные упругие элементы опор, которые принимают участие в работе по достижению перемещений несущими колоннами заданной величины и способствуют возвращению несущих колонн в исходное положение, при этом жесткость упругих опор назначается от остаточной доли, которая воспринимается демпферами сухого трения по весовой характеристике здания для каждого опорного элемента колонн, а упругие элементы выполнены из цилиндрических, или тарельчатых пружин, или их комбинации; для обеспечения условий устойчивости здания от суммарной ветровой нагрузки, интенсивности сейсмической нагрузки и предельного значения перемещения здания при сейсмическом воздействии колонны опираются на фундаменты через скользящие прокладки и объединенны жесткой горизонтальной платформой из перекрестных балок, на фундаментных конструкциях устроены опорные столики с закладными анкерами и пластинами, в пространстве между опорными столиками и перекрестными балками вставлены упругие элементы. 10 з.п. ф-лы, 22 ил. 4 табл.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам регулирования нагрузки на здания и сооружения при сейсмических воздействиях

Наверх