RU2085804C1

RU2085804C1 - Antiseismic support

Info

Publication number: RU2085804C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Федорович Увакин; Алексей Валентинович Увакин
Original assignee: Валентин Федорович Увакин; Алексей Валентинович Увакин
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: supports of building and structures. SUBSTANCE: flexible member located between foundation and above-foundation structure possesses pliability in three coordinate axes; it is filled with buffer liquid. Flexible member is made in form of welded bellows which consists of corrugated radial and circumferential diaphragms and additional diaphragm. One of end main diaphragms is provided with calibrated orifices; this diaphragm is connected with additional diaphragm over outer contour and elastic center forming hermetic chamber. Stiffness of additional diaphragm in radial and axial directions is less than that of main diaphragms. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям опор сейсмостойких зданий, сооружений и может быть использовано в качестве амортизаторов в объектах, работающих при больших вибрационных и ударных ускорениях: на автомобильном и железнодорожном транспорте, в энергетических установках и ядерных реакторах, для установки прецизионного оборудования, в качестве демпфирующих устройств в растяжках высотных сооружений. The invention relates to structures of supports for earthquake-resistant buildings, structures and can be used as shock absorbers in objects operating at high vibration and shock accelerations: in automobile and railway transport, in power plants and nuclear reactors, for the installation of precision equipment, as damping devices in stretch marks of high-rise buildings.

Цель изобретения упрощение конструкции опоры и повышение сейсмостойкости сооружения. The purpose of the invention is to simplify the construction of the support and increase the earthquake resistance of the structure.

На фиг. 1 изображена конструкция сейсмостойкой опоры; на фиг. 2 - деформированное состояние сейсмостойкой опоры при землетрясении. In FIG. 1 shows the design of an earthquake-resistant support; in FIG. 2 - deformed condition of an earthquake-resistant support during an earthquake.

Сейсмостойкая опора содержит упругий элемент 1 с податливостью по трем координатным осям, выполненный в виде сварного сильфона из гофрированных в радиальном и окружном направлениях мембран 2, установленных с зазорами через кольцевые дистанцеры 3 по наружным диаметрам мембран 2 и кольцевой дистанцер 4 по периметрам центральных отверстий 5 мембран 2, крайние из которых - верхняя и нижняя выполнены без центральных отверстий 5. На одной из крайних мембран 2, например верхней, выполнены калиброванные отверстия 6, с ней же по наружному контуру и жесткому центру с образованием герметичной полости соединена дополнительная мембрана 7, выполненная с меньшей жесткостью в радиальном и осевом направлениях по отношению к основным мембранам. С упругим элементом 1 по центру жестко соединены вертикальные элементы заделки опоры 8 и 9, выполненные в виде труб с торцами и прорезями 10, свободные концы которых заделаны в фундамент II и надфундаментную конструкцию сооружения 12, выполненных, например из бетона. The earthquake-resistant support contains an elastic element 1 with flexibility along three coordinate axes, made in the form of a welded bellows of radially and circumferentially corrugated membranes 2, installed with gaps through the annular spacers 3 along the outer diameters of the membranes 2 and the annular spacer 4 around the perimeters of the central holes 5 of the membranes 2, of which the upper and lower are made without central holes 5. On one of the extreme membranes 2, for example, the upper, calibrated holes 6 are made, with it along the outer contour and To such a center, with the formation of a sealed cavity, an additional membrane 7 is connected, made with less rigidity in the radial and axial directions with respect to the main membranes. Vertical elements of support 8 and 9 are rigidly connected to the elastic element 1 in the center, made in the form of pipes with ends and slots 10, the free ends of which are embedded in the foundation II and the foundation structure of the structure 12 made, for example, of concrete.

В верхней части гофрированной мембраны 7 установлен наливной патрубок 13, в нижней гофрированной мембране 2 установлен сливной патрубок 14, а герметичная полость упругого элемента 1 заполнена демпфирующей средой, например полиметилсилоксановой жидкостью типа ПМС, керосином или мазутом. Кроме того, для повышения демпфирующих свойств сейсмостойкой опоры в горизонтальных направлениях гофрированные мембраны 2 могут быть изготовлены из материала с большой диссипацией, а межмембранные полости могут быть частично заполнены упругопластическим материалом типа полиуретана СКУ-6 со сквозными вертикальными и горизонтальными каналами для демпфирующей жидкости (не показан). A filler pipe 13 is installed in the upper part of the corrugated membrane 7, a drain pipe 14 is installed in the lower corrugated membrane 2, and the sealed cavity of the elastic element 1 is filled with a damping medium, for example, polymethylsiloxane liquid like PMS, kerosene or fuel oil. In addition, to increase the damping properties of the earthquake-resistant support in horizontal directions, the corrugated membranes 2 can be made of a material with large dissipation, and the intermembrane cavities can be partially filled with an elastoplastic material such as SKU-6 polyurethane with through vertical and horizontal channels for damping fluid (not shown )

Упругий элемент 1 может быть выполнен и в виде сварного сильфона из гофрированных в радиальном и окружном направлениях мембран, соединенных попарно наружными и внутренними буртиками (не показаны), профили гофр которых выбраны из условия, что при деформации упругого элемента 1 поверхности смежных мембран должны быть сопряженными. В этом случае кольцевые дистанцеры 3 и 4 не требуются. The elastic element 1 can also be made in the form of a welded bellows from radially and circumferentially corrugated membranes connected in pairs by external and internal flanges (not shown), the corrugation profiles of which are selected from the condition that, when the elastic element 1 is deformed, the surfaces of adjacent membranes must be conjugated . In this case, ring spacers 3 and 4 are not required.

Жесткость упругого элемента 1 сейсмостойкой опоры в осевом и радиальном направлениях определяется модулем упругости материала, наружным и внутренним радиусами, толщиной оболочек и высотой гофр в радиальном и окружном направлениях мембран 2 и может быть обеспечена в широких пределах. The stiffness of the elastic element 1 of the earthquake-resistant support in the axial and radial directions is determined by the elastic modulus of the material, the outer and inner radii, the thickness of the shells and the height of the corrugations in the radial and circumferential directions of the membranes 2 and can be ensured over a wide range.

Дополнительная мембрана 7 также предназначена для температурного объемного расширения демпфирующей жидкости 15 и может быть сформована из тонкой ленты в виде оболочки вращения, содержащей концентрические цилиндрические участки с гофрами в окружном направлении с торцовым кольцевым участком с гофром в окружном направлении в верхней части оболочки 7, наружный кольцевой буртик и плоский торец в нижней части внутренней цилиндрической поверхности. Дополнительная мембрана наружным буртиком приварена к верхней мембране 2, а нижним плоским торцом к верхнему элементу заделки опоры 8 и жесткому центру верхней мембраны 2. В случае использования предлагаемой конструкции сейсмостойкой опоры в качестве прецизионных амортизаторов для установки высоточных приборов с малой массой на объектах, например инерциальных навигационных систем, вместо жидкости 15 в качестве демпфирующей среды можно использовать воздух, а в качестве материала мембран 2 использовать прецизионный дисперсионно-твердеющий сплав типа З6ХНЮФ-ВИ с высоким уровнем упругих свойств (предел упругости σ_ор02 1200 МПа, добротность Q 60000 - 70000). В этом случае конструкции опоры упрощается за счет исключения дополнительной мембраны 7.The additional membrane 7 is also intended for the temperature volume expansion of the damping fluid 15 and can be formed from a thin tape in the form of a shell of revolution containing concentric cylindrical sections with corrugations in the circumferential direction with an end ring section with corrugations in the circumferential direction in the upper part of the shell 7, the outer ring flange and flat end in the lower part of the inner cylindrical surface. An additional membrane is welded to the upper membrane 2 by the outer shoulder and the lower flat end to the upper sealing element of the support 8 and the rigid center of the upper membrane 2. In the case of using the proposed design of the earthquake-resistant support as precision shock absorbers for installing high-rise instruments with low mass at objects, for example, inertial ones navigation systems, instead of liquid 15, air can be used as a damping medium, and precision dispersion hardening can be used as a material of membranes 2 s type alloy Z6HNYUF-VI with high elastic properties (elastic limit σ _or02 to 1200 MPa, the quality factor Q 60000 - 70000). In this case, the support structure is simplified by eliminating the additional membrane 7.

Сейсмостойкаяь опора работает следующим образом. Earthquake-resistant support works as follows.

Динамические колебания фундамента 11 сооружения с закрепленным в нем вертикальным элементом заделки 9 опоры по трем координатным осям - вертикальной и двум горизонтальным, включая и угловые колебания вокруг этих осей по отношению к надфундаментной конструкции сооружения 12 и вертикальному элементу заделки 8 при землетрясении или транспортных воздействиях приведут к деформации и взаимному смещению центров мембран 2 упругого элемента 1 по трем координатным осям, ослаблению ударных импульсных нагрузок за счет малой контактной жесткости, передаваемых от фундамента 11 к надфундаментной конструкции сооружения 12, снижению контактных напряжений, перемещению демпфирующей жидкости 15 в межмембранной полости между мембранами 2 в радиальном направлении и из межмембранной полости -в полость между верхней мембраной 2 и дополнительной мембраной 7 через калиброванные отверстия 6 (направления движения демпфирующей среды на фиг. 1 указаны стрелками для случая сжатия упругого элемента 1), что приведет к возникновению демпфирующих сил и моментов по трем координатным осям. Эффективность демпфирования колебаний по вертикальной оси опоры возрастает при уменьшении диаметра и числа калиброванных отверстий 6 в верхней гофрированной мембране 2. Высокочастотные составляющие динамических колебаний фундамента 11 в силу большой инерционности сооружения сглаживаются упругим элементом. 1. В качестве примера на фиг. 2 показана деформированная сейсмостойкая опора при направлении действия динамических сил со стороны элемента заделки 9 в фундаменте 11 в плоскости чертежа влево вверх. Dynamic vibrations of the foundation 11 of the structure with a vertical embedment element fixed in it 9 supports along three coordinate axes - vertical and two horizontal, including angular vibrations around these axes with respect to the foundation structure of the structure 12 and the vertical embedment element 8 during an earthquake or traffic impacts will lead to deformation and mutual displacement of the centers of the membranes 2 of the elastic element 1 along three coordinate axes, weakening of shock impulse loads due to low contact stiffness, distributed from the foundation 11 to the foundation of the building 12, reducing contact stress, moving the damping fluid 15 in the intermembrane cavity between the membranes 2 in the radial direction and from the intermembrane cavity into the cavity between the upper membrane 2 and the additional membrane 7 through calibrated holes 6 (the direction of movement of the damping the medium in Fig. 1 are indicated by arrows for the case of compression of the elastic element 1), which will lead to the occurrence of damping forces and moments along the three coordinate axes. The effectiveness of vibration damping along the vertical axis of the support increases with decreasing diameter and the number of calibrated holes 6 in the upper corrugated membrane 2. High-frequency components of the dynamic vibrations of the foundation 11 due to the large inertia of the structure are smoothed out by the elastic element. 1. By way of example in FIG. 2 shows a deformed earthquake-resistant bearing with the direction of dynamic forces from the side of the embedment element 9 in the foundation 11 in the plane of the drawing to the left up.

Сейсмостойкая опора работоспособна и в перевернутом состоянии, а отсутствие уплотнительных элементов (сальников) в упругом элементе 1, заполненном жидкостью 15, повышают ее эксплуатационную надежность и долговечность по сравнению с известными сейсмостойкости опорами и амортизаторами. An earthquake-resistant support is also operable in an inverted state, and the absence of sealing elements (glands) in an elastic element 1 filled with a liquid 15 increase its operational reliability and durability in comparison with the known earthquake-resistant supports and shock absorbers.

Claims

An earthquake-resistant support containing structures located between the foundation and the foundation structure, fixed vertical elements of the support seal, a resilient element rigidly connected to them with flexibility along three coordinate axes, filled with damping fluid, characterized in that, in order to simplify the structure of the support and increase the seismic resistance of the structure, the elastic element is made in the form of a welded bellows from the main membranes and the additional membrane corrugated in the radial and circumferential directions, the outermost ones of the new membranes are made with rigid centers connected to the vertical sealing elements, calibrated holes are made in one of the extreme main membranes, and an additional membrane is connected to it along the outer contour and the rigid center with the formation of a tight cavity, which is made with less rigidity in the radial and axial directions along in relation to the main membranes.