HU190312B - Apparatus for decreasing the seismic loads arising on tower-like constructions of high centre of gravity for preventing the turning-over of building wedge provided with flexible members between the foundation and the wall structure - Google Patents

Description

A találmány tárgya szerkezet toronyszerű és magas súlypontú építményeken keletkező szeizmikus igénybevételek csökkentésére az alapozás és a felszerkezet között rugalmas elemekkel ellátott épületek felborulásának megakadályozására.

Ismeretes, hogy a különböző épületek akkor vannak szeizmikus igénybevételeknek kitéve, amikor földlökések hatására gyorsuló mozgások jönnek létre az építmény részeiben.

A szeizmikus erők csökkentésének egyik útja az épületek tömegének csökkentése, amely téren az építéstudomány fejlődésével jelentős eredményeket értek el.

A szeizmikus erők csökkentésének másik lehetséges útja olyan közbenső szerkezetek beiktatása az épület alapozása és felszerkezete közé, amely alkalmas a földlökések során keletkező energiák fölemésztésére. A különböző szeizmikus igénybevétel csökkentésére kialakított megoldások lényegében mind ezt az utat követik.

Ismert olyan javaslat, amelynek értelmében az alapozás és a felsőbb falfelület közé olyan gyengébb vízszintes falsávokat építenek be, amelyek szeizmikus mozgás esetén összetöredeznek, és az így létrejövő alakváltozások az energia egy részét fölemésztik. Az ilyen falakat úgy készítik, hogy az építőelemek kötéséhez nagy alakváltozások elviselésére alkalmas habarcsokat használnak.

Számos olyan megoldás is ismert, amelyeknél az alapozás és a felszerkezet, valamint az alapozás és a talaj közé energiafelemésztő betéteket iktatnak be. Az alapozás és a felszerkezet közé korlátolt mozgású görgőket, az alapozás és a talaj közé műanyagból készült csúszólapokat helyeznek el az egyik ilyen megoldás szerint.

Egy másik megoldás szerint torziós és longitudinális alakváltozást egyaránt eltűrő acélelemeket építenek be a talaj és az építmény közé.

Olyan elgondolás is született, amelynek értelmében az épület alapozása és a felmenő szerkezet közé szendvicsszerkezetü gumirugókat iktatnak be.

Kidolgoztak olyan lengéscsillapító módszereket is, amelyeknél az energia felemésztése a vasbetonoszlopok alakváltoztatása segítségével történik. Megint más megoldás szerint lehet úgynevezett kioldó kapcsolatokat beépíteni az építmény földszintjén. Ezek sajátossága, hogy meghatározott határerőt meghaladó erők föllépése esetén tönkremennek és így megakadályozzák a vízszintes irányú gyorsulások túlzott mértékű kialakulását és továbbadását a felszerkezetre.

Különböző lengéscsillapítókkal kialakított szerkezeteket ismertet az 584 333 számú svájci és a 394 895 számú USA szabadalom is.

Olyan megoldás is ismert (lásd például a 0 056 258 számú Európa szabadalmi bejelentést), amelynek lényege, hogy olyan rugórendszert iktatnak be az alapozás és a felmenő szerkezet közé, amely legföljebb a szélteherből származó vízszintes erőkkel azonos értékű szeizmikus erők kialakulását teszi lehetővé. Ennél nagyobb erők fellépése esetén „megfolyik” a rugórendszer és így saját képlékeny alakváltozása miatt a nagyobb erők közvetítésére automatikusan alkalmatlanná válik. A rugórendszer nagy rugalmas alakváltozó képességű mozgás~>

csillapító részt, valamint nagy hatékonyságú képlékeny energiaelnyelő részt tartalmaz. A mozgáscsillapító rész egymásra helyezett gumilemezekből és azokat közrefogó acéllemezekből összeállított rugalmas szendvicsszerkezetként, az energiaelnyelő rész pedig az alapozás és a felszerkezet egymás felé néző felületeibe belenyúló, a maximális szélteherből származó igénybevételeknél nagyobb igénybevételek fölvételére alkalmatlan acéltüskék sorozataként van kialakítva.

Mindezen megoldások tehát azon alapulnak, hogy az alapozás és a felszerkezet közé energiafölemésztő rugalmas elemeket építenek be, ami más szóval azt jelenti, hogy az alapozást és a felszerkezetet egymástól elválasztva alakítják ki, oly módon, hogy az alapozás a felszerkezethez képest vízszintes irányban el tudjon mozdulni.

Az ilyen kialakítások azonban szükségszerűen azzal járnak, hogy megszűnik vagy legalábbis jelentős mértékben csökken az alapozás és a felszerkezet közötti, függőleges irányú összetartó lehorgonyzó erőt biztosító kapcsolat.

Tekintettel arra, hogy a szeizmikus gyorsulás hatására keletkező vízszintes szeizmikus erők eredője az építmény tömegközéppontjában hat, az építmény arányától függ, hogy ez a vízszintes erő okozhat-e felborulást. Toronyszerű és magas súlypontú építmények esetében ez a probléma jelentős, nem kis mértékben annak következtében, hogy itt a szeizmikus erők felvételére szolgáló rugalmas kapcsolat a lehorgonyzás stabilitását csökkentik.

A jelen találmánnyal tehát olyan megoldás kialakítása a célunk, amely alkalmas toronyszerű és magas súlypontú építmények felborulását megakadályozni akkor is, ha az építmény a szeizmikus igénybevételek csökkentésére az alapozás és a felszerkezet között rugalmas elemekkel van ellátva.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az alapozás és a felszerkezet között olyan rögzítő kábelek vannak, amelyek az alapozás és a felszerkezet függőleges furataiban vannak elrendezve és mindkét végükön a furatok átmérőjénél szélesebb fejrésszel vannak ellátva, a felső fejrész alatt pedig rugalmas betételem van elhelyezve.

A kábelek befogadására az alapozásban kialakított furatok célszerűen felfelé, a felszerkezetben kialakított furatok pedig lefelé növekvő átmérőjűek. így a kábelek a vízszintes mozgások során nem feszülhetnek neki a befogadó furatok oldalainak és a két végüket rögzítő pontok között végig egyenesek maradnak.

A kábelek felső fejrészei alatt elhelyezett rugalmas betételemek célszerűen gumi vagy neoprén tárcsák, amelyek a felszerkezet furatainak felső kibővített szakaszain vannak elhelyezve.

A találmány szerinti szerkezet az alapozásnak és a felszerkezetnek egymáshoz képest történő vízszintes elmozdulását nem befolyásolja, ugyanakkor viszont megakadályozza, hogy a szeizmikus gyorsulás hatására keletkező erők következtében az építmény megbillenjen vagy felboruljon. Ezzel lényegesen biztonságosabbá teszi a korábban ismert és alkalmazott rugalmas elemek felhasználását is.

A találmány további részleteit kiviteli példán,

190 312 rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az ábra a találmány szerinti szerkezet egy kiviteli alakját mutatja.

A bemutatott kiviteli alak természetesen a rugózást, illetve a lehorgonyzást biztosító rendszer csu- ^! pán egyetlen eleme. Látható, hogy az adott építmény 1 alapozása és 2 felszerkezete között a vízszintes mozgásokat biztosító és energiaelnyelő 3 rugóelemek vannak beépítve. Ezek hordják az építmény teljes függőleges terhét. A 3 rugóelemek úgy ¹ vannak függőleges teherre méretezve, hogy billenés esetén az épületkeresztmetszet szélső - nyomott szálában is megfeleljenek a billentésből származó többlet nyomófeszültségeknek. Ezek az elemek húzószilárdsággal nem rendelkeznek. A földlökések ¹ tetszőleges iránya miatt számolni kell azzal, hogy a billenés egy tetszőleges függőleges síkban alakulhat ki. Ezt az épület-keresztmetszet szélső szálaiban elhelyezkedő rugóelemek kiosztásánál kell figyelembe venni. ⁴

Az 1 alapozás és a 2 felszerkezet közötti húzottkapcsolatot nagyszilárdságú 4 kábelek biztosítják. Ezek a 4 kábelek egyik végükön merev, másik végükön rugalmas rögzítéssel csatlakoznak az 1 alapozás, illetve 2 felszerkezet födémlemezeihez, illetve ² tartószerkez.eteihez.

A 4 kábelek rögzítése az alsó 5 és a felső 6 fejrészek segítségével történik. Az alsó 5 fejrész az 1 alapozás 7 fészkébe van beillesztve és biztosítja, hogy a 4 kábel felfelé ne tudjon az 1 alapozásból ³ kihúzódni. A rögzítés itt, amint az az ábrán is látható, merev befogás.

A felső 6 fejrész hasonló az alsó 5 fejrészhez, azonban itt rugalmas befogást kell biztosítani. Ez - mint már mondottuk - azért szükséges, hogy az ³ építmény felső merev része a rugalmas ágyazáson elbillenhessen és az elbillenés során a 2 felszerkezet a felső 6 fejrészhez képest elmozdulhasson.

A rugalmas rögzítést úgy oldottuk meg, hogy a 6 fejrész alatt 8 rugalmas betételemek vannak elhelyezve. Ezek a bemutatott megoldásnál rugalmas neoprén tárcsák, amelyek a 2 felszerkezet 9 furatainak kibővített 10 felső szakaszán vannak elhelyezve.

A rugalmas ágyazást a nyomott elemek alakvál- ⁴ tozási készsége és a húzott kábelvégek rugalmas lehorgonyzása biztosítja. Tekintettel arra, hogy a földlökések teljesen tetszőleges irányúak lehetnek, emiatt a billenés is teljesen tetszőleges irányú lehet. Ezt figyelembe kell venni a lehorgonyzó kábelele- ^E mek kiosztásánál, amelyek hasonlóan a nyomott elemekhez az épület-keresztmetszet teljes kerületén helyezkednek el. Számuk és méretük olyan, hogy a legerősebb földlökések ellen is kellő biztonsággal szolgálják az építmény felső részének az alapozáshoz való rögzítését, felborulás elleni stabilizálását.

Tekintettel arra, hogy a földrengések során az 1 alapozás és a 2 felszerkezet között 110 cm nagyságrendű vízszintes relatív mozgásokkal kell számolni, a 4 kábelt befogadó 9 és 11 üregeket kúpos ^f alakúnak kell kiképezni. Ugyancsak kúpos furatokkal vannak ellátva a 8 rugalmas betételemek is.

így a földlökések során létrejövő vízszintes elmozdulások alatt a 4 kábel nem feszülhet neki sem az 1 alapozás, sem a 2 felszerkezet 9, illetve 11 üregeinek A 4 kábelnek az 1 alapozás vízszintes irányú elmozdulásai során felvett helyzeteit az ábrán szaggatott vonallal jelöltük. Látható, hogy a vízszintes mozgások alatt a 4 kábelek a két végüket rögzítő pon-ok között végig egyenesek maradnak.

Az eredetileg függőleges kábel a vízszintes elmozdulások közben ferde helyzetbe kerül, ami miatt egy háromszög eredetileg függőleges befogójából ugyancsak háromszög átfogójává válik. Ezt a méretváltozást nem a kábel megnyúlása, hanem a rugalmas lehorgonyzást biztosító neoprén rugó függőleges összenyomódása kompenzálja. A kábel természetesen számítható mértékű rugalmas alakváltozást is szenved saját hossztengelye irányában, amit szintén figyelembe lehet venni.

Tekintettel arra, hogy „teljesen tetszőleges földlökések hatására” a vízszintes mozgások is teljesen tetszőleges irányúak lehetnek, az eredetileg függőleges helyzetű kábel ilyen mozgását annak hajlékonysága feszültségnövekedés nélkül tudja biztosítani. Éppen emiatt célszerű kábelek alkalmazása.

A oemutatott példából jól látható, hogy a találmány szerinti szerkezet roppant egyszerű, ugyanakkor megbízható lehorgonyzást tesz lehetővé a szeizmikus igénybevételek csökkentésére rugalmas elemekkel ellátott épületek alapozása és felszerkezete között. A kábelek gyártása és elhelyezése minimális többletráfordítást igényei, alkalmazásuk tehát nem csupán biztonságos, hanem gazdaságos is.

Claims (5)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Szerkezet toronyszerű és magas súlypontú építményeken keletkező szeizmikus igénybevételek csökkentésére, az alapozás és a felszerkezet között rugalmas elemekkel ellátott épületek felborulásának megakadályozására, azzal jellemezve, hogy az alapozás (1) és a felszerkezet (2) között rögzítő kábelek (4) vannak, amelyek az alapozás (1) és a felszerkezet (2) függőleges üregeiben (9, 11) vannak elrendezve és mindkét végükön az üregek (9, 11) átmérőjénél szélesebb fejrésszel (5, 6) vannak ellátva, a felső fejrészben (6) pedig rugalmas betételem vagy betételemek (8) vannak elhelyezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy az alapozásban (1) kialakított üregek (11) felfelé növekvő átmérőjűek.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a felszerkezetben (2) kialakított üregek (9) lefelé növekvő átmérőjűek.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a rugalmas betételemek (8) gumi és/vagy neoprén tárcsák.
5. 5. A 4. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellé mezve, hogy a rugalmas betételemek (8) a fels/crkezet(2) üregeinek (9) felső kibővített s/ak.is/án s,1 ui vannal elhelyezve.