BG63551B1

BG63551B1 - Противосеизмична опора

Info

Publication number: BG63551B1
Application number: BG103762A
Authority: BG
Inventors: Милен ДЕЧКОВ
Original assignee: Милен ДЕЧКОВ
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2002-04-30
Also published as: BG103762A

Abstract

Опората намира приложение при изграждането на сгради или специализирани фундаменти в сеизмични райони. Тя позволява ефективно поемане на вибрации и връщане в начално положение. Дава възможност за изпълнението на конструкции, опрени само върху единична опора и за компютърно управление на включванетов работа на съставящите я елементи. Разположена емежду основа и изолирана конструкция и включва вибропоглъщащ пружинен механизъм (3), състоящ се от пружина (4), обхваната от цилиндър (5) с горна част, представляваща горна опора (6) с полусферично легло (7), в което е монтирана сфера (8), притисната към опорна обвивка (14), фиксирана към изолираната конструкция (2). Цилиндърът (5) е свързан с цилиндрични опорни елементи (9), в които са разположени допълнителни пружини (10). Цилиндърът (5) е отворен отгоре и горната му част, представляваща горна опора (6), е изпълнена като бутален елемент (11), подпружинен с пружината (4), в чиято вътрешност е монтиран бутален прът (12) с амортисьор (13), свързани съответно към буталния елемент (11) и към основата (1). Елементите (9) са разположени радиално по отношение на вибропоглъщащия пружинен механизъм (3) и са изпълнени аналогично на него, като техните допълнителни сфери (17) са опрени към външната повърхност на цилиндъра (5). Възможен е и вариант на изпълнение за окачени конструкции, при който буталният прът на вибропоглъщащия пружинен механизъм (3) е изпълнен от две свързани чрез шарнирна връзка части, като единият м

Description

Изобретението се отнася до противосеизмична опора, която ще намери приложение при изграждането на сгради или специализирани фундаменти, които е необходимо да изолират разположената над тях конструкция от динамични въздействия.

Предшестващо състояние на техниката

Известна е противосеизмична опора, включваща фундамент, върху който е фиксирана основна плоча, върху която са разположени виброизолиращи каучукови опори с форма на колона, чиито долни краища са фиксирани към основната плоча, а горните им краища са присъединени към свързваща плоча. Между виброизолиращите каучукови опори е разположена допълнителна опора, която е съставена от долен цилиндричен елемент, фиксиран към основната плоча и разположена във вътрешността му пружина, опряна отдолу към дъното на цилиндричния елемент чрез издадена част и водена във вътрешността на бутало с форма на цилиндър, монтиран в долния цилиндричен елемент и фиксиран към плъзгаща се плоча, опряна към свързващата плоча. Над свързващата плоча е разположена горна плъзгаща се плоча, присъединена към долната повърхност на сграда. Силата на триене между горната плъзгаща се плоча и свързващата плоча е по-голяма от силата на триене между свързващата плоча и плъзгащата се плоча на допълнителната опора /1/.

Недостатъците на известната опора са, че не може да се експлоатира като самостоятелна, а въздействието може да се прояви само, ако опорите са наредени в група; връщането на опората в начално положение, след като е изместена при въздействие на сеизмична сила, е възможно само в диапазона на механичните характеристики на виброизолиращите каучукови опори; не е възможно компютърно управление на включването в работа на съставящите опората елементи; възможността за поемане на вертикални премествания е твърде ограничена от еластичните характеристики на самите елементи.

Известна е и друга противосеизмична опора, разположена между основа и изолирана конструкция, която включва вибропоглъщащ пружинен механизъм, състоящ се от хе5 ликоидна пружина, обхваната от отворен отдолу цилиндър, чиято горна част представлява горна опора с полусферично легло, в което е монтирана сфера, разположена в горно вдлъбнато легло на горна опорна част, фиксирана 10 към изолираната конструкция, например носеща конструкция в сграда. В отворения отдолу цилиндър има втори цилиндър с бутало, чийто прът е фиксиран центрично към горната част на отворения отдолу цилиндър. Вторият ци15 линдър е свързан към основата. Отвореният отдолу цилиндър е свързан с цилиндрични опорни елементи чрез водачи с Z-образно напречно сечение, обхващащи отворения отдолу цилиндър и монтирани с възможност за плъзгане по 20 повърхността на цилиндричните опорни елементи, фиксирани към основата. В цилиндричните опорни елементи са разположени пружини, опиращи с единия (горния) си край към горната част на цилиндричните опорни еле2$ менти, а с другия (долния) си край - към бутална част на носещ прът, преминаващ през вътрешността на всяка пружина и фиксиран към периферията на водачите с Z-образно сечение. На същото място към периферията на водачите с Z-образно сечение и към горната опорна част са монтирани чрез сферични опорни връзки обтегачи. Тази опора е предназначена предимно за монтиране и пренасяне на специализирани контейнери (които не трябва да бъ35 дат подлагани на вибрации) с камиони или за сгради [2].

Недостатъците на тази противосеизмична опора се състоят в това, че величината на поеманите вертикални и хоризонтални отклонения не съответства на размерите на предви4θ дените за това пружинни елементи, като вложените материали и средства значително превишават постигания ефект; не може да се използва самостоятелно, а само в група; не е възможно компютърно управление на включването в работа на съставящите опората елементи. Поради значителната сложност на конструкцията и необходимостта от поддържане на триещите се повърхнини в подходящо за изпълнение на функциите им състояние извест50 ната опора може да се използва предимно при виброизолиране на машини и контейнери и само в случаите, когато основата е с коритооб2 разна или кутиеобразна форма, за да може да се постигне ефектът на виброизолиране и връщане на комплекта от опори в начално състояние. Когато тази опора се прилага за сгради, то самата сграда трябва да бъде разположена изцяло в коритообразен фундамент, което води до значителни разходи за строителство и трудно поддържане в добро състояние.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде противосеизмична опора, която да позволява ефективно поемане на вибрации, независимо от посоката им и връщане на опората в начално положение, да позволява изпълнението на конструкции, опрени само върху единична опора, както и да дава възможност за компютърно управление на включването в работа на съставящите я елементи.

Задачата е решена с противосеизмична опора, разположена между основа и изолирана конструкция, която включва вибропоглъщащ пружинен механизъм, състоящ се от пружина, обхваната от цилиндър, с горна част, представляваща горна опора с полусферично легло, в което е монтирана сфера. Цилиндърът е свързан с цилиндрични опорни елементи, в които са разположени допълнителни пружини. Съгласно изобретението цилиндърът е отворен отгоре и горната му част, представляваща горна опора, е изпълнена като бутален елемент, подпружинен с пружината, в чиято вътрешност е монтиран бутален прът с амортисьор, свързани към буталния елемент и основата. Сферата е притисната към опорна обвивка, фиксирана към изолираната конструкция. Цилиндричните опорни елементи са разположени радиално по отношение на вибропоглъщащия пружинен механизъм и са изпълнени аналогично на него, като са отворени от едната страна, където всеки цилиндричен опорен елемент има допълнителен бутален елемент с полусферично легло, в което е монтирана допълнителна сфера, опряна към външната повърхност на цилиндъра. Всеки допълнителен бутален елемент е подпружинен със съответната допълнителна пружина, в чиято вътрешност е разположен допълнителен бутален прът с амортисьор, фиксирани съответно към допълнителния бутален елемент и към опорната обвивка.

При изпълнение на стоящи конструкции свързването на буталния прът на вибропоглъщащия пружинен механизъм е осъществено с буталния елемент, а амортисьорът е фиксиран към основата. При това сферата на горната опора, изпълнена като бутален елемент, е притисната непосредствено към опорната обвивка.

Когато опората е приложена за окачени конструкции, буталният прът на вибропоглъщащия пружинен механизъм е изпълнена от две, свързани чрез шарнирна връзка части, като единият му край е окачен към основата шарнирно, чрез шарнирната си връзка е фиксиран към буталния елемент, а амортисьорът в другия му край е фиксиран към дъно на цилиндъра, към което е фиксирана сферата, разположена в обхващащо я гнездо, оформено към опорната обвивка.

Предимствата на изобретението се състоят в това, че всяка опора може да се използва самостоятелно или в комбинация с други по желание, тъй като съставящите я елементи и взаимното им разположение позволяват поемане на възникващите хоризонтални и вертикални вибрации. Системата може да се управлява чрез компютърно включване/изключване на част от елементите й, тъй като взаимодействието между пружинните елементи и амортисьорите подлежи на промяна, предвид свързването между тях и взаимното допълване при поемане на вибрациите. Също така има възможност да се извършват профилактични и възстановителни работи, тъй като всеки от елементите може да бъде заменен, като е възможно разполагане на системи за възстановяване на флуида в амортисьорите. Опората може да се използва ефективно без ограничения на силата и посоката на земетръсното въздействие, тъй като пружинните елементи са разположени по направление на всички възможни посоки на преместване. Освен това може да се прилага и при висящи конструкции, където вибрациите се поемат от същите елементи, като конструкцията е окачена чрез противосеизмичната опора. При наличие на сеизмична активност опората държи винаги и връща в хоризонтално положение носената от нея конструкция.

Пояснение на приложените фигури

Изобретението е пояснено с примерно изпълнение, илюстрирано на приложените фигури, от които:

Фигура 1 представлява напречен разрез през противосеизмична опора съгласно изобретението;

Фигура 2 - поглед по Б-Б от фиг. 1;

Фигура 3 - напречен разрез на вариант 5 на изпълнение на противосеизмична опора при окачени конструкции съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Противосеизмичната опора съгласно изобретението е разположена между основа 1 и изолирана конструкция 2. Опората включва вибропоглъщащ пружинен механизъм 3, състоящ се от пружина 4, обхваната от цилиндър 5, с горна част, представляваща горна опора 6 с полусферично легло 7, в което е монтирана сфера 8. Цилиндърът 5 е свързан с цилиндрични опорни елементи 9, в които са разположени допълнителни пружини 10. Цилиндърът 5 е отворен отгоре и горната му част, представляваща горна опора 6, е изпълнена като бутален елемент 11, подпружинен с пружината 4, в чиято вътрешност е монтиран бутален прът 12 с амортисьор 13, свързани към буталния елемент 11 и основата 1. Сферата 8 е притисната към опорна обвивка 14, фиксирана към изолираната конструкция 2. Цилиндричните опорни елементи 9 са разположени радиално по отношение на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 и са изпълнени аналогично на него, като са отворени от едната страна, където всеки цилиндричен опорен елемент 9 има допълнителен бутален елемент 15 с полусферично легло 16, в което е монтирана допълнителна сфера 17, опряна към външната повърхност на цилиндъра 5. Всеки допълнителен бутален елемент 15 е подпружинен със съответната допълнителна пружина 10, в чиято вътрешност е разположен допълнителен бутален прът 18 с амортисьор 19, фиксира- 4θ ни съответно към допълнителния бутален елемент 15 и към опорната обвивка 14. Противосеизмичната опора може да е разположена изцяло в ниша в изолираната конструкция 2. Цилиндричните опорни елементи 9 могат да бъ- 45 дат разположени на няколко реда в зависимост от якостните им характеристики, от големината и конструкцията на изолираната сграда, както и от конкретните особености на сеизмичния район, в който се прилага опората. Виб- 50 ропоглъщащият пружинен механизъм 3 може да включва набор от пружини 4, комплектовани с бутални пръти 12 с амортисьори 13. При изпълнение на стоящи конструкции, както е показано на фиг.1, свързването на буталния прът 12 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 е осъществено с буталния елемент 11, а амортисьорът 13 е фиксиран към основата 1. При това сферата 8 на горната опора 6, изпълнена като бутален елемент 11, е притисната непосредствено към опорната обвивка 14. Обикновено основата 1 представлява опорен блок 20, в който е закотвен цилиндърът 5 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3.

Когато опората е приложена за окачени конструкции, както е показано на фиг.З, буталният прът 12 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 е изпълнен от две, свързани чрез шарнирна връзка 21 част, като единият му край 22 е окачен към основата 1 шарнирно 23. Чрез шарнирната си връзка 21 е фиксиран към буталния елемент 11, а амортисьорът 13 в другия му край 24 е фиксиран към дъно 25 на цилиндъра 5, към което е фиксирана и сферата 81, притисната в обхващащо я гнездо 26, оформено към опорната обвивка 14. За фиксиране на пружината 4 отвореният край на цилиндъра 5 има вътрешен борд 27, а самият бутален елемент lie тръбен, като пружината 4 лежи върху тръбата.

Приложение на изобретението

Изобретението се прилага при изграждането на сгради и други конструкции, които трябва да бъдат изолирани от динамични въздействия. То може да се използва и за фундиране на машини и/или превоз на контейнери на специализирани превозни средства или при особени условия.

При нормална експлоатация на сградата вибропоглъщащият пружинен механизъм 3 поема само вертикалното статично натоварване от нея, при което пружината 4 въздейства върху сферата 8, контактуваща с опорната обвивка 14, фиксирана към изолираната конструкция 2 чрез създаваната притискаща сила. Предвид свързването на цилиндъра 5 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 с опорния блок 20 цялото натоварване се предава на основата 1. Когато опората е само една, напреженията на огъване и усукване, получавани от ексцентицитети, се трансформират от цилиндричните опорни елементи 9 и, като цяло, се предават също чрез вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 на основата 1. При множество опори усилията от ексцентриците™ обикновено са незначителни.

При възникване на динамични въздействия автоматично се изключва амортисьорът 13 и опората поема вертикалните отклонения чрез пружината 4 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3. При надвишаване на нейните характеристики отново се включва и амортисьорът 13 в края на буталния прът 12, като едновременно се притиска сферата 8 към опорната обвивка 14. Едновременно с това радиално разположените цилиндрични опорни елементи 9 позволяват на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3 да осъществи движение нагоре-надолу, тъй като техните допълнителни сфери 16 са опрени към външната повърхност на цилиндъра 5 и той има свобода за това движение.

При това на хоризонтални отклонения се включва в работа сферата 8 на вибропоглъщащия пружинен механизъм 3, която се обтъркалва по долната повърхност на опорната обвивка 14, където е притисната. При това движение се свиват допълнителните пружини 10 на съответните на посоката на движение цилиндрични опорни елементи 9, като поемат това въздействие чрез допълнителните сфери 17, опрени към външната повърхност на цилиндъра 5, и го редуцират чрез допълнителните пружини 10 и допълнителните бутални пръти 18 с амортисьори 19 така, че опорната обвивка 14 и съответно изолираната конструкция 2 остава в хоризонтално положение или до нея достигат незначителни въздействия.

Когато конструкцията е окачена, поемането на усилията в статично положение става от същите елементи, но буталният прът и амортисьорът работят на опън, а пружината 4 - на натиск, тъй като сферата 81 е притисната в обхващащо я гнездо 26 към опорната обвивка 14. При поява на вертикални премествания автоматично в първия момент се изключва амортисьорът 13 и се включва в работа пружината 4, а след това при изчерпване на свободния ход на пружината 4 отново се включва амортисьорът 13. Всъщност, и при двата варианта на изпълнение на опората може чрез контролен пулт (непоказан на фигурите) да се включват в работа пружината или амортисьорът, с което могат да се използват най-добре техните технически характеристики. Преместванията в хоризонтална посока се редуцират, как то и при първия вариант, чрез радиално разположените цилиндрични опорни елементи 9, които също могат да бъдат контролирани от контролния пулт.

Claims

Патентни претенции

1. Противосеизмична опора, разположена между основа и изолирана конструкция, която включва вибропоглъщащ пружинен механизъм (3), състоящ се от пружина (4), обхваната от цилиндър (5), с горна част, представляваща горна опора (6) с полусферично легло (7), в което е монтирана сфера (8), при което цилиндърът (5) е свързан с цилиндрични опорни елементи (9), в които са разположени допълнителни пружини (10), характеризираща се с това, че цилиндърът (5) е отворен отгоре и горната му част, представляваща горна опора (6), е изпълнена като бутален елемент (11), подпружинен с пружината (4), в чиято вътрешност е монтиран бутален прът (12) с амортисьор (13), свързани към буталния елемент (11) и основата (1), при което сферата (8) е притисната към опорна обвивка (14), фиксирана към изолираната конструкция (2), а цилиндричните опорни елементи (9) са разположени радиално по отношение на вибропоглъщащия пружинен механизъм (3) и са изпълнени аналогично на него, като са отворени от едната страна, където всеки цилиндричен опорен елемент (9) има допълнителен бутален елемент (15) с полусферично легло (16), в което е монтирана допълнителна сфера (17), опряна към външната повърхност на цилиндъра (5), като допълнителният бутален елемент (15) е подпружинен със съответната допълнителна пружина (10), в чиято вътрешност е разположен допълнителен бутален прът (18) с амортисьор (19), фиксирани съответно към допълнителния бутален елемент (15) и към опорната обвивка (14).
2. Противосеизмична опора съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че свързването на буталния прът (12) на вибропоглъщащия пружинен механизъм (3) е с буталния елемент (11), а амортисьорът (13) е фиксиран към основата (1), при което сферата (8) на горната опора (6), изпълнена като бутален елемент (11), е притисната непосредствено към опорната обвивка (14).
3. Противосеизмична опора съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че бу5 талният прът (12) на вибропоглъщащия пружинен механизъм (3) е изпълнен от две, свързани чрез шарнирна връзка (21) части, като единият му край (22) е окачен към основата (1) шарнирно, чрез шарнирната си връзка (21) е фиксиран към буталния елемент (11), а амортисьорът (13) в другия му край е фиксиран към дъно (25) на цилиндъра (5), към което е фиксирана и сферата (81), притисната в об хващащо я гнездо (26), оформено към опор ната обвивка (14).