МАЛОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в сейсмоопасных районах для постройки зданий, в том числе малоэтажных зданий и коттеджей индивидуальной застройки.
Известна конструкция сейсмостойкого здания, содержащая здание, фундаментную плиту, подвешенную к фундаменту на стержнях, и упругий подвес здания к фундаментной плите, состоящий из упругих блоков, выполненных из упругих модулей и корректоров жесткости, причем каждый упругий модуль выполнен из двух вертикальных стоек, а между стойками закреплены эквидистантные друг другу отрезки тросов, концы которых закреплены к стойке, соединенной с перекрытием первого этажа здания, а другие концы закреплены к стойке, соединенной с фундаментом, корректор жесткости выполнен из двух одинаковых отрезков тросов, середины которых соединены между собой и прикреплены к фундаментной плите, концы тросов разведены и присоединены через устройства предварительного осевого поджатия к перекрытию нижнего этажа (см. патент РФ №2129644, кл. E04H 9/00, опубл. в БИ №12, 27.04.99). Для оптимальной работы упругого подвеса корректоры жесткости должны быть отрегулированы с учетом веса защищаемого здания. Как видно на фиг.1 рассматриваемой конструкции, корректоры расположены под зданием равномерно по площади, занимаемой зданием. Подвального помещения не предусмотрено. Упомянутая конструкция принята заявителем в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются:
- сложный процесс регулировки многочисленных корректоров жесткости, требующий одновременных действий на всех корректорах;
- общая сложность конструкции, которая приводит к дорогостоящим работам и необходимости дополнительных эксплуатационных затрат;
- люлечное подвешивание существенно усложняет конструкцию здания;
- не учитывается необходимость режима автономного существования при длительном отсутствии помощи в случае землетрясения;
- недостаточная эффективность защиты от горизонтальных сейсмоударов, что может привести к опрокидыванию строения.
Задача полезной модели - предложить конструкцию здания для индивидуального строительства, обеспечивающую помимо устойчивости к разрушению при землетрясении еще и устойчивость от опрокидывания при мощных разрушительных землетрясениях и возможность автономной жизнедеятельности до прибытия помощи, а также сравнительную экономичность при строительстве.
Для решения поставленной задачи малоэтажное сейсмостойкое здание, содержащее корпус здания и его упругий подвес к фундаменту, состоящий из упругих модулей и корректоров жесткости, причем каждый упругий модуль выполнен из двух вертикальных стоек, а между стойками закреплены эквидистантные друг другу отрезки тросов, концы которых закреплены к стойке, соединенной с перекрытием нижнего этажа здания, а другие концы закреплены к стойке, соединенной с фундаментом, корректоры жесткости выполнены из двух одинаковых отрезков тросов, середины которых соединены между собой и прикреплены к фундаменту, концы отрезков разведены и присоединены через устройства предварительного осевого поджатия к перекрытию нижнего этажа, упругие модули и корректоры жесткости упомянутого малоэтажного сейсмостойкого здания расположены в подвальном помещении, выполненном под зданием, упругие модули разнесены в пределах площади подвального помещения на максимально возможное удаление от продольной и поперечной осевых линий подвального помещения, а каждый корректор жесткости содержит вторую и последующие пары отрезков тросов, соединенных аналогично первой паре и расположенных с воздушным промежутком под первой парой.
На фиг.1 показан вид здания с подвальным помещением в разрезе. На фиг.2 показаны упругие модули в двух проекциях. На фиг.3 показан корректор жесткости в двух проекциях. На фиг.4 показано расположение упругих модулей и корректоров жесткости в подвальном помещении.
Заявляемая полезная модель содержит корпус здания 1, фундамент 2 с фундаментной рамой 3. Под зданием 1 расположено подвальное помещение 4. В подвальном помещении 4 расположены упругие модули, состоящие из стоек 5, жестко соединенных с фундаментной рамой 3, стоек 6, жестко соединенных с перекрытием 7 нижнего этажа, и расположенных между стойками 5 и 6 эквидистантно друг другу отрезков тросов 8. Упругие модули разнесены от продольной и поперечной осевых линий подвального помещения на максимально возможное расстояние. В подвальном помещении 4 расположены также корректоры жесткости, состоящие из двух стоек 9, жестко соединенных с перекрытием нижнего этажа 7, между которыми расположены отрезки тросов 10, объединенные попарно и серединами соединенные со стойками 11, жестко связанными с фундаментной рамой 3. Отрезкам тросов 10 с помощью устройства осевого поджатия (не показано) их концов придана особая форма изогнутости.
Отрезки тросов 10 расположены между стойками 9 в два или более слоев, разделенных воздушным промежутком. Длина, поперечное сечение, величина поджатия отрезков тросов 10 корректоров жесткости рассчитаны, исходя из веса здания. Размещение отрезков тросов 10 корректоров жесткости в два или более слоев позволяет освободить место в подвальном помещении 4 для того, чтобы обеспечить доступность к корректорам при эксплуатации. В начале эксплуатации здания корректоры жесткости должны быть отрегулированы таким образом, чтобы середины и концы всех отрезков тросов 10 каждого слоя были расположены в одной плоскости. Это их исходное положение неустойчивого равновесия, компенсируемого подбором жесткости несущих тросов.
Защита здания работает следующим образом. При сейсмическом воздействии ударные колебания в эпицентре землетрясения передаются фундаменту 2 и связанной с ним раме 3. При этом отрезки тросов 8 упругих модулей и отрезков тросов 10 корректоров жесткости начинают упруго деформироваться, запасая энергию колебаний, являясь их фильтром. Тем самым, они препятствуют распространению и передаче ударной волны на защищаемый объект - корпус 1 здания. Продольные и поперечные ударные колебания гасятся за счет анизотропных свойств упругих модулей и корректоров жесткости а защита строения от опрокидывания обеспечивается тем, что несущие элементы упругодемпфирующей системы разнесены далеко от осевых линий (см. рис.4).
Кроме того, для обеспечения режима автономного существования при длительном отсутствии помощи в случае землетрясения, запасенные заранее в подвальном помещении 4 дизель-электростанция, горюче-смазочные материалы, продукты питания и вода позволят обитателям здания поддерживать свою жизнь некоторое время до прихода сил спасения или нормализации обстановки.
Преимущества заявляемой полезной модели:
- сохранность технических характеристик защищаемого объекта в течение длительного времени, в том числе при неоднократных повторных землетрясениях;
- обеспечение защиты здания против горизонтальных сейсмических ударов, в том числе за счет значительно усиленного момента сопротивления опрокидыванию;
- экономичность строительства, достигаемая применением тросов небольшого сечения и отсутствием люлечного подвешивания;
- доступность обслуживающего персонала к корректорам, простота обслуживания системы подвеса здания;
- возможность размещения в подвальном помещении запасов продуктов питания и необходимых технических средств, что позволит обитателям продержаться некоторое время;
- рассматриваемая система упругого подвеса эффективна при землетрясениях до 9,5 баллов.