СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИЙ ТАРЕЛЬЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ
ASEISMIC PLATE FOUNDATION

Область техники
Изобретение относится к области строительства.
Цель изобретения - повышение сейсмостойкости зданий и снижение стоимости их строительства в сейсмических районах.
Сейсмоизолирующий тарельчатый фундамент, см. фиг.1, 2, состоит из нижней 1 и верней 3 частей и промежуточного элемента 2, выполненного как камера в виде тарелки. Полость камеры заполняется шариками с вязкой масляной средой. Тарельчатый фундамент сконструирован так, что при землетрясении нижняя часть 1 фундамента с основанием колеблются, а верхняя часть 3 фундамента и жестко с ней связанное здание остаются в покое, значительно снижая инерционные сейсмические нагрузки на здание.
Уровень техники
Наиболее близкие к изобретению сейсмоизолирующие фундаменты подразделяются на:
фундаменты с кинематическими опорами;
фундаменты с резинометаллическими опорами;
фундаменты с промежуточной подушкой.
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 грунт, 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 получила система сейсмоизоляции с кинематическими опорами по методу В.В.Назина, Ю.Д.Черепинского, А.М.Курзанова. Кинематическая опора фундаментов по методу Ю.Д.Черепинского представляет собой усеченную четырехгранную пирамиду со сферической нижней частью. Кинематическая опора внизу свободно опирается на подопорную часть, а вверху шарнирно связана с надопорной частью здания. Недостатки кинематических фундаментов - это высокое контактное напряжение катков, возможность вращения здания относительно вертикальной оси, сложность монтажа на точечные опоры. Эти недостатки свидетельствуют об относительно невысокой надежности кинематических систем.
По общему виду тарельчатый фундамент сконструирован как кинематические системы, но по принципу работы это фундамент на промежуточной подушке. Новизна в том, что подушка заключена в камеру, что позволяет придавать ей необходимые свойства и использовать разные материалы от стальных шариков в масле для особо ответственных объектов до отдельных фракций гравия в среде известкового теста в жилищно-гражданском строительстве. Тарельчатый фундамент сконструирован в отличие от фундаментов на промежуточной подушке так, что исключается аварийные перемещения, смещения верхней части от центра тяжести не опасны, так как не меняется место приложения нагрузки, которая равномерно передается через шарики на нижнюю часть и основание.
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 вид сверху - план тарельчатого фундамента, а на фиг.2 - его разрез А-А. Для удобства пояснений принципа работы промежуточный элемент показан на фиг.3 и 4.
Тарельчатый фундамент устраивается в следующем порядке.
На железобетонную плиту монтируется промежуточный элемент, выполняется нижняя железобетонная часть 1 фундамента, затем верхняя часть 3, демонтируются фиксаторы 12 и поры в камере 7 заполняются вязкой масляной средой.
Промежуточный элемент, см. фиг.3 и 4, состоит из:
опорных ребер 4, выполняемых для удобств монтажа на плиту;
нижней поверхности 5 в виде полусферы и связанной с ней шайбы 8;
верхней поверхности 6 в виде цилиндра с полусферой и связанной с ней обоймы 9;
ребер 10, 11, обеспечивающих устойчивость шайбы 8 и обоймы 9;
камеры 7, плотно заполненной шариками 13;
фиксаторов 12, устанавливаемых на период транспортировки и монтажа.
Сейсмоизолирующий тарельчатый фундамент работает следующим образом.
Статические нагрузки от здания через верхнюю часть 3 фундамента передаются на верхнюю поверхность 6, через шарики 13 равномерно на нижнюю поверхность 5 и через нижнюю часть 1 фундамента - на основание.
При землетрясении нижняя часть фундамента 1 и связанная с ней нижняя поверхность 5 перемещаются горизонтально, шайба 8 скользит в обойме 9, связанной с верхней поверхностью 6, которая остается в покое. Объем камеры 7 не меняется, меняется форма камеры, при горизонтальных перемещениях шарики в вязкой среде перемещаются из одной области в другую и обратно, исполняя роль демпферов.
Простота изготовления и монтажа, надежность в работе позволит использовать тарельчатые фундаменты для устройства сейсмоизоляции с целью обеспечения сейсмостойкости зданий и эффективности капитальных вложений в сейсмических районах.