Каркас сейсмостойкого сооружения

 

ОПИСАНИЕ.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Ресаублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.10. 81 (21)ЗЗ4б554/29-33 f$4 I l4 Кд з с присоединением заявки М2— (23) Приоритет—

E 04 Н 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

t$3l УДК 699. 841 (088.8)

Опубликовано 230283. Бюллетень М7

Дата опубликования описания 230283 (72) Авторы изобретен и я

Г М Осуриков и А А Опланчук

3

Казахское отделение Ордена Трудового Красног центрального научно-исследовательского и про института . строительных металлоконструк (71) Заявитель (54) КАРКАС СЕИСИОСТОЙКОГС СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к строитель ству и может быть использовано в конструкциях сейсмостойких каркасов сооружений и зданий; несущие конструкции которых выполнены из труб.

Известен металлический каркас сейсмостойкого здания-, †.пространственная оболочка которого выполнена из труб, соединенных через шаровые пустотелые фасонки $1).

Недостатком каркаса является его пониженная сейсмостойкость в связи с тем, что в несущих трубчатых элементах пространственной оболочки не обеспечиваются условия для работы в пластической -стадии и поэтому при возможных перегрузках во время землетрясения следует ожидать хрупких разрушений в зонах сварных стыков.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас. сейсмостойкого сооружения в. виде многоячеистой структуры, включающей стальные трубчатые колонны, ригели и раскосы крестовых связей f 2 1;

Недостатком такой конструкции asляется то, что при возникновении в раскосах крестовых связей растягивающих усилий, превыаающих предел текучести, в них развиваются остаточ-. ные удлинения. Так как крестовые,связи, как правило, выполняются гибкими, то от сжимающих усилий они мо5 гут терять устойчивость и выключаться из работы. При этрм остаточные удлинения в связях не исчезают, а продолжают накапливаться с каждый циклом колебаний. Это ведет к разрушению связей и конструкции в целом.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости и надежности каркаса.

Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого сооружения в виде многоячеистой структуры, включающем стальные трубчатые колонны, ригели и раскосы крестовых связей, раскосы выполнены по концам с попере ными проточками длиной 0,51,5 наружного диаметра раскосов, причем толщина стенки раскосов в пределах проточек назначена по формулам (д 0 Я, 25 М

t>r Э

30 где t — толщина стенки раскоса в пределах проточек, см;

И - нормальная сила и раско30 се, кН;

998714

dT - предел текучести кН/см2;

D - наружный диаметр раскоса,см»

На Фиг. 1 представлен сейсмостой-. кий каркас, общий вид, на фиг, 2 ячейка каркаса до и во время колебания на Фиг. 3 — узел I на фиг, 1, на фиг. 4 и 5 — варианты конструктивного решения проточки раскоса, на фиг. б - разрез A-A на фиг. 5.

Сейсмостойкий каркас сооружения включает колонны 1, ригели 2, раскосы 3 крестовых связей 4, выполненные по их концам с поперечными проточками 5, Сечения основных несущих элементов 1, 2 и 3 я)чейки каркаса при расче 5 те на горизонтальные сейсмические силы подбираются таким образом, чтобы в момент, когда в ослабленном проточкой 5 поперечном сечении раскоса 3 связи 4 от нормальных сил пояьятся пластические деформации, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышали бы расчетных сопротивлений.

При этом условии обеспечивается сохранность сварных узловых соединений от хрупких разрушений. Поперечное сечение раскосов 3 связей 4 назначается таким образом, чтобы была обеспечена работа раскосов в обоих направлениях как на сжатие, так и на растяжение. Развитие пластических деформаций на длине поперечной проточки 5 предохраняет основные несущие элементы каркаса 1, 2 и 3 от пбявления в них дополнительных неконтролируемых усилий, следовательно, проточка 5 выполнят роль предохранителя несущих конструкций от перегрузок. Поперечная проточка 5 должна выполняться возможно ближе к опорным частям раскоса и ее дЛина нахо- Щ дится в пределах 0,5-1,5 наружного диаметра раскоса 3. В этом случае ослабление поперечного сечения раскоса 3 практически не увеличивает его расчетной гибкости. Для уменьщения или сохранения гибкости раскоса 3 неизменной, как без проточки 5 раскоса 3, могут служить вкладыши из отрезков труб б. Местная устойчивость стенки раскоса 3 на участке проточки 5 обеспечивается назначением толщи ны стенки раскоса 3 не меньше 1/30 диаметра раскоса.

При сейсмических. колебаниях каркаса в раскосах связей 4 возникают переменные усилия растяжения и сжатия, которые приводят -к появлению в зоне проточек 5 знакопеременных пластических деформаций. Этот процесс происходит следующим образом. 6О

Усилие н раскосе 3 связи 4 при отклонении каркаса от первоначального положения нозрастает от нуля до максимальной величины, которая ограничивается заданными параметрами про— точек 5 благодаря развитию в них плас" тических деформаций. При отклонении каркаса в другую сторону усилие в раскосе 3 связи 4 уменьшаетая до нуля и после этого, меняя знак на противоположный, возрастает также до максимальной неличины. Соответственно этому остаточные деформации, возникшие в проточках 5„ в перном полуцикле исчезают и развиваются деформации противоположного знака. Напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышают расчетных, раскосы 3 связей 4 сохраняют устойчивость и несущую способность при перегрузках. Элементы каркаса 1, 2 и 3, работающие упруго, обеспечивают колебание каркаса около первоначального положения.

Указанная конструкция раскосов создает условия для развития в связевой системе каркаса знакопеременных пластических деформаций и существенно повышает сохранность конструкций.

Предлагаемая конструкция каркаса обладает высокой надежностью в сравнении с известным каркасом.

Развитие пластических деформаций значительно увеличивает диссипативные свойства каркаса, что ведет к быстрому затуханию колебаний сооружения и позволяет уменьшить расчетные сейсмические горизонтальные нагрузки на 15-20Ъ, благодаря чему уменьшается металлоемкость каркасов на 5-153.

Формула изобретения

Каркас сейсмостойкого сооружения в виде многоячеистой структуры, включающий стальные трубчатые колонны, ригели и раскосы крестовых связей, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и надежности каркаса, раскосы выполнены по концам с поперечными проточками длиной 0,5-1,5 наружного диаметра раскосов, причем толщина стенки раскосов в пределах проточек назначена по формулам

1=— Ж

10167

30 где t — толщина стенки раскоса н пределах проточек, см, И вЂ” нормальная сила в раскосе, кН

2 предел текучести кН/cM

Х) — наружный диаметр раскоса,см, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Жилищно-гражданское строительство. Экспресс-информация, вып. 5, Алма-Ата, Госстрой Казахской CCP

1974, с. 15.

2. Сейсмостойкое строительство.

Реферативный сборник, сер. 14, вып.8, ЦИНИС Госстроя СССР, 1979, с. 14 и 15) рис. 5 (прототип).