Способ виброизоляции модульного здания в условиях высокой сейсмичности
METHOD FOR VIBRATION ISOLATION OF A MODULAR BUILDING IN HIGH SEISMIC CONDITIONS

Изобретение относится к области строительства, в частности, опоры могут быть использованы при гашении вибраций от технического оборудования.
Известна резинометаллическая опора (патент RU 101 514 F16F 1/40, 2011 г.) при которой эластомерные опоры, применяемые для защиты сооружений от сейсмических воздействий, представляют собой слоистые конструкции из поочередно уложенных друг на друга листов натуральной или искусственной резины толщиной 5-20 мм и листов металла толщиной 1,5-5,0 мм. Сверху и снизу устанавливают фланцевые пластины толщиной 20-40 мм. Листы резины и металла соединены между собой путем вулканизации или с помощью специальных связующих материалов. По торцам эластомерных опор предусмотрены опорные стальные пластины, через которые опоры крепятся к конструкциям несейсмоизолированных и сейсмоизолированных частей сооружения.
Недостатком данной армированной эластомерной опоры является быстрая потеря эксплуатационных характеристик изделия вследствие низкой стойкости резин эластомерных слоев к старению и высоких отрицательных температур.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, является фундамент сейсмостойкого, нового, существующего или реконструируемого здания или сооружения (патент RU 101 053 E02D 27/34, 2011 г.) при котором опоры изготавливают из пластин резины, обладающей низкими диссипативными свойствами. Свинцовый сердечник располагают в заранее сформированных отверстиях в центре или по периметру опоры; суммарный диаметр сердечника - от 15% до 33% внешнего диаметра опоры.
Однако данный способ эластомерных опор со свинцовыми сердечниками имеет параметры менее чувствительные к значениям вертикальных нагрузок, скоростям и истории нагружения, температуре окружающей среды и старению, чем параметры эластомерных опор без свинцового сердечника. Задачами заявляемого изобретения является:
- снижение внутренних усилий в несущих элементах зданий и сооружений, позволяющей значительно снижать значения изгибающих моментов;
- увеличение срока эксплуатационных характеристик изделия;
- уменьшение материалоемкости конструкций здания.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе виброизоляции модульного здания в условиях высокой сейсмичности принцип работы соответствует представленным опорам, согласно изобретению, рабочим телом которого является пружина и металлическая подушка из CrNi стальной арматурной проволоки с специальным антикорозионным покрытием. В эластомерных опорах рабочим телом являются листы резины и металла, недостатком которых является быстрая потеря эксплуатационных характеристик изделия вследствие низкой стойкости резин эластомерных слоев к старению и высоких отрицательных температур.
На чертежах представлены общий вид устройства (фиг. 1) и разрез (фиг. 2) пружинных демпферов для осуществления способа виброизоляции модульного здания в условиях высокой сейсмичности.
Устройство пружинного демпфера содержит основание 1, с отверстиями 2 для крепления поверху горизонтальных крестовых связей конструкции модульного здания, крышку 3 с отверстиями 4 для крепления пружинного демпфера. Основание 1 с крышкой 3 соединено посредством демпфера 10 сухого трения, состоящего из нижней гильзы 7, жестко соединенной с основанием 1 и соосной с ней верхней гильзы 8, жестко соединенной с крышкой 3. Вокруг демпфера 10 расположены по крайней мере два упругих элемента 5 и 6, связанных посредством штифтов 9 с крышкой 3 и основанием 1, и выполненных в виде цилиндрических винтовых пружин, а внутри демпфера 10 осесимметрично и коаксиально верхней 8 и нижней 7 гильзам расположена пружина 11 со встроенным комбинированным демпфером. Способ осуществляется следующим образом.
Фундаменты под модульное здание запроектированы в виде отдельно стоящих свай, объединенных по оголовкам поперечными балками. В продольном направлении оголовки свай объединяются продольными распорками.
Пружинные демпферы устанавливаются поверху горизонтальных крестовых связей в каждой опорной точки сваи, которые расположены по всей площади модульного здания.
На чертеже представлен общий вид расположения пружинных демпферов (фиг. 3).
Изгибающие моменты в заделке сваи снижаются в 2,17 раза в продольном направлении ив 1,13 раза в поперечном направлении. Величина продольного усилия в сваях не зависит от установки пружинных демпферов.
Установка пружинных демпферов является эффективным способом снижения внутренних усилий в несущих элементах зданий и сооружений, позволяющая значительно снижать значения изгибающих моментов, что приводит к уменьшению материалоемкости конструкций. Пружинный демпфер работает следующим образом.
При колебаниях виброизолируемого объекта, расположенного на крышке 3, цилиндрические винтовые пружины 5 и 6, а также демпфер 10 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита.
Использование заявляемого изобретения позволяет эффективным способом снижать внутренние усилия в несущих элементах зданий и сооружений, значительно снижать значения изгибающих моментов, что приводит к уменьшению материалоемкости конструкций.
Экономически целесообразно использовать пружинные демпферы в связи с меньшими затратами на материалы и трудозатрат на установку опор.