СЕЙСМОСТОЙКИЙ ФУНДАМЕНТ

Полезная модель относится к строительству, в частности конструкциям фундаментов зданий, сооружений и других объектов, возводимых в условиях сейсмического воздействия. Существуют различные конструкции сейсмостойких фундаментов.
Известен фундамент сейсмостойкого здания, сооружения (патент RU №21 87 598 МПК Е 02 D 27/34, Е 04 Н 9/02, 2000 г.), который включает верхнюю и нижнюю опорные части, в которых образованы стаканы с вогнутыми днищами и размещённый между ними промежуточный элемент в виде шара, при этом промежуточный элемент размещен с зазором относительно днища стакана верхней опорной части. Внутренняя полость между днищами стаканов имеет форму эллипса, а верхние опорные части связаны между собой железобетонным поясом, на который опирается наземная часть здания, сооружения. Известный фундамент имеет существенный недостаток, т.к. не обеспечивает защиту от вертикальной составляющей сейсмического воздействия.
Известен фундамент сейсмостойкого здания, сооружения (патент RU№2 165 496 МПК Е 02 D 27/34, 1999 г.).
Фундамент сейсмостойкого здания, сооружения включает нижнюю опорную часть и верхнюю опорную часть с профилированной выемкой, контактирующей с размещённым под ней элементом подвижной связи круглого сечения с осью его вращения; между элементом подвижной связи и нижней опорной частью установлена плоская качающаяся плита, выполненная в виде рычага. Плита связана с одной стороны кинематически с нижней опорной частью, а с другой стороны свободно опирается на эту опорную часть через установленный на неё промежуточный упругий элемент. Кроме того, на верхней поверхности плоской качающейся плиты предварительно выполнена профилированная выемка под элемент подвижной связи. Однако, рассмотренный известный фундамент не обеспечивает защиты здания, сооружения от горизонтальных сейсмических толчков.
Известен сейсмостойкий фундамент (патент UA № 17711 МПК Е 02 D 27/34, 1995 г.), который включает вертикальную сваю верхним концом соединённую с вышележащими несущими конструкциями здания. Кроме того, фундамент содержит вытрамбованный котлован с расширением из втрамбованного жёсткого материала в нижней части и заполнение из пористого материала. Вертикальная свая размещена по центру вытрамбованного котлована. Верхний конец вертикальной сваи соединён с вышележащими несущими конструкциями заделкой, а её нижний конец опёрт на расширение из втрамбованного жёсткого материала. Заполнение из пористого материала размещено в пространстве между боковыми поверхностями вытрамбованного котлована и вертикальной сваи. Недостатком известного фундамента является то, что его изготовление требует чрезвычайно высокой точности при выполнении работ.
Известно амортизирующее устройство для защиты объектов от сейсмических воздействий (патент RU № 2072 406 МПК Е 02 D 27/34, Е 04 Н 9/02, 1997 г.). Устройство позволяет обеспечить эффективную защиту объекта в горизонтальном направлении путём снижения силы сухого трения между фундаментной и опорной плитами за счёт того, что их смежные поверхности имеют форму, при которой на некоторых участках плиты соприкасаются, а на других выполнены с зазором в виде полостей, заполненных жидкостью, например водой, находящейся под избыточным гидростатическим давлением, которое удерживает соединяющие плиты компенсатором допускающим их относительные горизонтальные перемещения. В вертикальном направлении защита объекта обеспечивается путём увеличения периода собственных колебаний находящейся на плитах опорной конструкции амортизируемого объекта, выполненной в виде частично плавающего в жидкости и частично опирающегося на слой сжатого воздуха кессона. Кессон состоит не менее чем из двух концентрично расположенных стаканов, в которых кольцевой зазор между наружным и ближайшим к нему внутренним стаканами перекрыт снизу водонепроницаемым днищем. Кроме того, днище по периметру соединено с опорной плитой компенсатором, допускающим их
Соотносительные вертикальные перемещения и удерживающим в кессонной полости давление сжатого воздуха. Заполненные жидкостью полость между плитами и нижняя часть кессонной полости соединены трубопроводами с резервными ёмкостями, расположенными выше соответствующих полостей. Однако и рассмотренное известное амортизирующее устройство имеет сложные формы поверхностей смежных плит, необходимо обеспечить высокую точность сопрягаемых поверхностей включающих кессон сжатого воздуха, а также полость с водой и резервными ёмкостями.
Наиболее близким, по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели и принятым в качестве прототипа является сейсмостойкий фундамент (патент Украины № 20582 МПК E02D 27/34; Е04 Н 9/02, 2007 г. Основным амортизационным элементом, обеспечивающим сейсмостойкость известного фундамента служат пневматические опоры, заполненные сжатым воздухом, содержащие эластичные элементы, стянутые кольцами, нижнюю и верхние основы пневматической опоры, присоединённые к источнику сжатого воздуха, ниппель и клапан запорные. Пневматические опоры, заполненные сжатым воздухом устанавливают между верхней и нижней плитами фундамента. Нижняя плита фундамента имеет отдельно установленные технологические опоры в виде вертикальных выступов, на которые может опираться верхняя плита фундамента до монтажа пневматических опор. Анализ технических характеристик прототипа показал, что наряду с достоинствами имеются недостатки: наличие раздельно установленных опор уменьшает полезную площадь сейсмостойкого фундамента, что ограничивает вес сооружаемого на нём объекта; раздельно установленные опоры усложняют конструкцию сейсмостойкого фундамента, что приводит к увеличению срока его изготовления и повышает затраты на его изготовление.
В основу полезной модели поставлена техническая задача усовершенствования сейсмостойкого фундамента, в котором путём введения новых конструктивных элементов обеспечивается необходимое гашение сейсмических нагрузок при увеличении веса сооружаемого объекта строительства, упростить конструкцию сейсмостойкого фундамента с одновременным уменьшением затрат на его изготовление. Поставленная техническая задача решается тем, что сейсмостойкий фундамент содержит нижнюю плиту фундамента с амортизационными элементами, размещёнными на ней на которой установлена верхняя плита фундамента с расположенным на ней строящимся объектом, элементом амортизации служит комбинированная опора, содержащая пневматическую опору, заполненную сжатым воздухом и состоящую из эластичных элементов, стянутых кольцами, нижнюю и верхнюю основы пневматической опоры. Пневматическая опора присоединена к источнику сжатого воздуха через ниппель и клапан запорный. Внутри пневматической опоры установлена стационарная опора. Кроме того, пневматическая опора содержит ограничительное устройство, представляющее собою талреп, которое обеспечивает заданное расстояние (рабочий зазор) между стационарной опорой и верхней основой пневматической плиты, стяжные шпильки для транспортировки опоры и рым - болты для монтажа и погрузочно-разгрузочных работ. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
- на фиг.1 -сейсмостойкий фундамент, сечение А-А фигуры 2;
- на фиг. 2. -сейсмостойкий фундамент, вид сверху;
- на фиг. 3 - пневматическая опора в период монтажа строительного объекта
- на фиг. 4 - пневматическая опора в период эксплуатации построенного объекта
- на фиг. 5 - пневматическая опора в сборе вид сверху
- на фиг.6 - стационарная опора разрез В-В фигуры 4
Как показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5 сейсмостойкий фундамент содержит нижнюю плиту фундамента 1, верхнюю плиту фундамента 2, комбинированную пневматическую опору в
сборе 3, стационарную опору 4 с прокладкой 5, верхнюю основу пневматической опоры 6, нижнюю основание пневматической опоры 7, эластичный элемент пневматической опоры 8, наружные стягивающие кольца 9, внутренние стягивающие кольца 10, крепёж для сборки пневматических опор 11, ограничительные устройства 12 обеспечивающее регулировку рабочего зазора, ниппель 13 для присоединения пневматической опоры к источнику сжатого воздуха, клапан запорный 14, шпилька стяжная 15, рым-болт 16.
Заявленное устройство работает таким образом.
Основным амортизирующим элементом обеспечивающим сейсмостойкость заявленного фундамента служат комбинированная пневматические опоры в сборе 3 установленные между нижней 1 и верхней 2 плитами фундамента. Стационарная опора 4 принимает на себя нагрузку от верхней плиты 2 со строящимся на ней объектом в период строительства этого объекта. Комбинированная пневматическая опора в сборе содержит ограничительное устройство 12, которое обеспечивает заданное (150,00 мм.) расстояние (рабочий зазор) между стационарной опорой и верхней основой пневматической опоры. После завершения строительства объекта через ниппель 13 и клапан запорный 14 во внутренние полости комбинированных пневматических опор в сборе подают сжатый воздух до получения рабочего зазора (150,00 мм.) затем клапан запорный 14 закрывают и пневматические опоры приведены в рабочее состояние.
При незначительных колебаниях почвы наличие зазора между плитой 1 и плитой 2 обеспечивает свободный ход только нижней плиты 1. Верхняя плита 2 с сооружением на ней сохраняет состояние покоя. При значительных колебаниях почвы вследствие инерции верхней плиты 2, в нижней плите 1 возникают горизонтальные и вертикальные усилия. Гашение горизонтальных и вертикальных сил происходит в результате сжатия и деформации с повышением давления внутри пневматических опорЗ. В результате чего происходит постепенное уменьшение и гашение амплитуды колебаний верхней плиты фундамента 2 с сооружением на ней.
Размеры пневматических опор, их количество, а также количество эластичных элементов в опоре и величина давления воздуха устанавливается расчётным путём в зависимости от веса и габаритов сооружения. Зазор между нижней и верхней плитой назначается в зависимости от допускаемой амплитуды перемещения нижней плиты относительно верхней.
Комбинированная пневматическая опора поставляется на стоящийся объект в сборе.
В результате осуществления заявленной полезной модели получаем сейсмостойкий фундамент, обеспечивающий защиту зданий и сооружений от вертикальных и горизонтальных сейсмических нагрузок с плавным гашением амплитуды возникших колебаний. Изготовление, профилактическое обслуживание и ремонт заявленного сейсмостойкого фундамента достаточно просто и удобно.