ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к гасителям колебаний и может быть применена на башнях, многоэтажных зданиях и других объектах строительства, испытывающих действие динамических нагрузок от ветра, технологического оборудования, сейсмических воздействий и др., для уменьшения амплитуд колебаний сооружений.
Известен динамический гаситель колебаний зданий и сооружений (см. патент RU №14593, МПК Е04/В 1/98 от 11.02.2000 г.), включающий бетонный блок, установленный на перекрытии сооружения посредством опорных элементов и пружин, с установленными на перекрытии демпферами сухого трения.
Недостатками указанного гасителя является его невысокая надежность из-за износа частей конструкции, выполняющих роль демпфера сухого трения. Эксплуатация подобных устройств, как правило, сопровождается шумовыми эффектами. Кроме того, указанный гаситель служит для гашения только двух линейных частот колебаний конструкции.
Задачей полезной модели является гашение пространственных колебаний защищаемой механической системы.
Для решения данной задачи динамический гаситель колебаний зданий и сооружений выполнен в виде кольцевой подвижной массы, установленной на перекрытии сооружения посредством вертикальных роликовых опор и горизонтальных пружин (с демпферами вязкого трения), расположенных диаметрально и соединяющих массу с сооружением. Демпферы шарнирно прикреплены к узлам сооружения. Пружины устанавливаются с помощью опорных шайб, жестко закрепленных на штоках шаровых опор.
Основными параметрами, влияющими на настройку динамического гасителя колебаний, являются его масса, момент инерции и частоты собственных колебаний. Начальная оптимальная настройка гасителя осуществляется на три низшие собственные частоты колебаний сооружения, соответствующие продольной, поперечной и крутильной формам колебаний, посредством подбора массы гасителя, радиуса кольца и жесткости пружин.
Таким образом, полезная модель обеспечивает уменьшение амплитуд колебаний высотных сооружений на заданных частотах и увеличивает диапазон гашения колебаний.
На фиг. представлен чертеж предлагаемой конструкции динамического гасителя колебаний зданий и сооружений.
Для решения поставленной задачи конструкция динамического гасителя колебаний выполнена в виде кольцевой массы 1; опорными элементами гасителя 2 являются роликовые опоры; горизонтальные пружины 3, соединяющие массу гасителя с сооружением 4, установлены с четырех взаимно ортогональных сторон, причем жесткость пружин подбирается из условия совпадения трех первых собственных частот колебаний сооружения (или других заданных частот) с соответствующими частотами колебаний гасителя; гаситель снабжен демпферами вязкого трения 5, увеличивающими затухание колебаний и предотвращающими значительные смещения гасителя относительно верха сооружения. Демпферы прикреплены к узлам сооружения с помощью шаровых опор 6. Опорные шайбы крепления пружин на фиг. условно не показаны.
Устройство работает следующим образом.
Вследствие колебательного движения сооружения от ветровых или сейсмических воздействий происходит ускоренное движение узлов сооружения 4, которое вызывает растяжение-сжатие пружин 3, что сопровождается перемещение массы гасителя 1 на роликовых опорах 2. Уменьшение амплитуд колебаний сооружения обусловлено тем, что возникающие при смещении гасителя силы упругости пружин направлены противоположно возмущающим воздействиям. Дополнительное рассеивание энергии колебаний обеспечивается за счет наличия демпферов вязкого трения 5.