УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИЙ ФУНДАМЕНТ
UNIVERSAL SEISMIC-INSULATING FOUNDATION

Область техники
Изобретение относится к области строительства. Цель изобретения - обеспечение достаточного уровня сейсмобезопасности зданий и снижение стоимости их строительства в сейсмических районах.
Сейсмоизолирующий фундамент (см. фиг.1, 2) состоит из нижней части 1 и верхней части 5 и промежуточного элемента 2, выполненного в виде замкнутой камеры. Камера 2 заполняется шариками с вязкой масляной средой и выполнена с клапанами, которые при землетрясении позволяют нижней части 1 фундамента с основанием хаотически колебаться, а верхняя часть 5 фундамента и жестко с ней связанное здание остаются в покое, значительно снижая инерционные сейсмические нагрузки на здание.
Уровень техники
Наиболее близкими к изобретению являются следующие сейсмоизолирующие фундаменты:
- фундаменты с резинометаллическими опорами;
- фундаменты с кинематическими опорами;
- тарельчатый фундамент.
Общий принцип сейсмоизолирующих фундаментов состоит в том, что они включают в себя три части, две из которых - фундамент, разделенный на нижнюю часть, которая опирается на основание, и верхнюю часть, жестко связанную со зданием. Третья часть - сейсмоизолирующая, обеспечивает силовую связь между верхней и нижней частями фундамента, обеспечивая необходимую податливость.
В мире запатентовано многочисленное разнообразие сейсмоизолирующих опор. В России наибольшее распространение получили резинометаллические опоры (Смирнов В.И., Айзенберг Я.М. Применение сейсмоизоляции зданий и исторических сооружений в России. Сб.: Строительство в сейсмических районах Украины. - Выпуск 60. Киев - 2004 г. Стр.210-217) и сейсмоизоляции с кинематическими опорами (Ю.Д.Черепинский. Сейсмоизоляция жилых домов. Алматы, 2003 г., стр.26-29). Наиболее близкий к универсальному сейсмоизолирующему фундаменту - сейсмоизолирующий тарельчатый фундамент (RU 2007146296, кл.E02D 27/00, Бюл. №18, 2009 г., стр.1) обеспечивает только горизонтальную сейсмоизоляцию здания.
При всех их преимуществах все выше перечисленные фундаменты гасят только горизонтальные колебания основания, но, как известно, землетрясения сопровождаются хаотическими колебаниями земли.
Новизна изобретения заключается в том, что промежуточный элемент в виде замкнутой камеры выполнен с клапанами, позволяющими одновременно гасить горизонтальные и вертикальные колебания основания.
Раскрытие изобретения, краткое описание чертежей и принципа работы.
Изобретение относится к строительству, в частности к области обеспечения сейсмобезопасности зданий и сооружений. Цель изобретения - повышение сейсмостойкости зданий и эффективности капитальных вложений в сейсмических районах.
На фиг.1 - план фундамента, а на фиг.2 - его разрез А-А. Для удобства пояснений принципа работы промежуточный элемент показан на фиг.3 и 4.
Фундамент устраивается в следующем порядке.
На железобетонную подготовку монтируется промежуточный элемент и выполняется нижняя железобетонная часть 1 фундамента, затем верхняя часть 5, фиксаторы 6 демонтируются после возведения остова здания.
Промежуточный элемент (см. фиг.3 и 4) состоит из:
- опорных ребер 7, выполняемых для удобств монтажа на плиту;
- нижней конической поверхности 10 с клапанами 3;
- клапан 3 с поршнем 9 и упругим элементом 8;
- верхней поверхности 11 с конусом и обоймой 13 и ребрами жесткости 15;
- камера 2 заполнена шариками 12;
- шайба 4 в обоймах 13 и 14;
- фиксаторы 6, установленные на период транспортировки и монтажа.
Универсальный сейсмоизолирующий фундамент работает следующим образом.
Статические нагрузки от здания через верхнюю часть 5 фундамента передаются на верхнюю поверхность 11 и через шарики 12 равномерно на нижнюю поверхность 10 и через нижнюю часть 1 фундамента на основание.
От горизонтальных составляющих сейсмических толчков нижняя часть фундамента 1 и связанная с ней нижняя поверхность 10 перемещаются горизонтально, с шайбой 4, которая скользит в обойме 13, верхняя поверхность 11 остается в покое.
Объем камеры 2 при горизонтальных перемещениях не меняется, меняется форма камеры, шарики в вязкой среде перемещаются из одной области в другую и обратно, исполняя роль демпферов.
От вертикальных составляющих сейсмических толчков срабатывают упругие элементы 8, и поршень, выталкивая или заполняя клапан 3 шариками 12, позволяет нижней части 1 вертикально перемещаться, гася вертикальные сейсмические толчки.
Фундамент сконструирован так, что нижняя часть 1 фундамента с основанием при землетрясении может одновременно перемещаться по горизонтали и вертикали относительно верхней части 5 фундамента и связанного с ней здания, что обеспечивает сейсмозащиты от горизонтальных и вертикальных сейсмических толчков одновременно.