RU218716U1

RU218716U1 - Конструкция для виброзащиты зданий

Info

Publication number: RU218716U1
Application number: RU2022128930U
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Канев; Юрий Яковлевич Марусев
Original assignee: Николай Георгиевич Канев
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Полезная модель относится к средствам защиты зданий, а также людей и оборудования, находящихся в зданиях от воздействия вибрации, вызванной транспортными и иными техногенными источниками и передающейся на подземные конструкции зданий по грунту. Техническим результатом является повышение эффективности виброзащиты зданий, а также возможность применения конструкции как на горизонтальных, так и на вертикальных плоских поверхностях. Технический результат достигается за счет того, что конструкция для виброзащиты зданий представляет прямоугольную пластину из материала, модуль упругости которого велик по сравнению с модулем упругости материалов других элементов конструкции, с закрепленными на ней упругими опорами разного размера, расположенными эквидистантно относительно друг друга, и заполнением свободного пространства между упругими опорами мягким материалом, модуль упругости которого мал по сравнению с модулем упругости материалов других элементов конструкции, причем один ряд упругих опор выступает за габариты пластины для стыковки с соседними конструкциями, а в выступающих упругих опорах выполнены отверстия переменного диаметра для крепежа к вертикальным защищаемыми конструкциями здания. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к средствам защиты зданий, а также людей и оборудования, находящихся в зданиях, от воздействия вибрации, вызванной транспортными и иными техногенными источниками и передающейся на подземные конструкции зданий по грунту.

Известен виброизолятор для зданий, сооружений (Патент РФ №2393298 МПК Е02В 27/34 от 14.04.2009), включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин. При этом на центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, обеспечивающие сохранение прямоугольной формы деформированного резинового элемента. В рабочем состоянии расстояние между резиновыми элементами, равное удвоенному размеру выступа металлических пластин, значительно меньше размеров виброизолятора. Для защиты строительных конструкций большой площади виброизоляторы устанавливаются на защищаемую поверхность вплотную друг к другу и полностью покрывают ее, поэтому суммарная площадь резиновых элементов приблизительно равна площади защищаемой поверхности. Для увеличения виброизолирующего эффекта необходимо минимизировать суммарную жесткость всех виброизоляторов. При сохранении толщины виброизолятора и свойств резины это можно было бы сделать, уменьшив его размеры, но это приведет к конструктивной неустойчивости виброизолятора и нарушению условия H₀≥C₁ (H₀ - высота слоя резины, C₁ - величина выступа арматуры за габарит слоя резины). Поэтому недостатком данного виброизолятора является ограничение эффекта виброизоляции, определяемое размерами резинового элемента.

Известна многослойная виброизолирующая пластина (Патент США № 4482592, МПК E04B 1/98, F16F 1/44 от 13.11.1984г.), содержащая два сплошных слоя из эластомерных материалов и третий, он же нижний, дискретный слой из разнесенных упругих опор. Регулировка размеров элементов позволяет осуществить оптимизацию виброизолирующего эффекта. Недостатком изобретения является невозможность его использования под большими нагрузками из-за недостаточной жесткости верхних слоев для распределения нагрузки на упругие опоры, кроме этого, пластина может быть использована только для виброзащиты горизонтальных поверхностей.

Конструкция для виброзащиты зданий используется в качестве промежуточного слоя между подземной частью здания и грунтом, по которому передается вибрация. Благодаря значительному отличию между динамической жесткостью конструкции и динамической жесткостью грунта и несущих элементов здания возникает скачок акустического импеданса, что приводит к существенному снижению передачи вибрации через конструкцию на здание, что и обуславливает эффект виброзащиты.

Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение эффективности виброзащиты зданий за счет оптимизации размеров упругих опор конструкции и возможности применения конструкции как на горизонтальных, так и на вертикальных плоских поверхностях.

Технический результат достигается за счет того, что конструкция для виброзащиты зданий представляет прямоугольную пластину из материала, модуль упругости которого велик по сравнению с модулем упругости материалов других элементов конструкции, с закрепленными на ней упругими опорами разного размера, расположенными эквидистантно относительно друг друга, и заполнением свободного пространства между упругими опорами мягким материалом, модуль упругости которого мал по сравнению с модулем упругости материалов других элементов конструкции, причем один ряд упругих опор выступает за габариты пластины для стыковки с соседними конструкциями, а в выступающих упругих опорах выполнены отверстия переменного диаметра для соединения с вертикальными защищаемыми конструкциями здания.

Полезная модель поясняется рис. 1 и 2.

На рис.1 представлен эскиз конструкции для виброзащиты зданий. На пластине 1 размером A×B эквидистантно размещены упругие опоры 2 толщиной h и размерами а/2×b/2, а×b/2, а/2×b, а×b. С одной стороны пластины 1 упругие опоры выступают на расстояние с. Пространство между упругими опорами 2 заполняется мягким материалом 3 толщиной h. В упругих опорах, выступающих за габариты пластины 1, выполнены крепежные отверстия 4.

На рис.2 представлен эскиз крепежного узла. В выступающей за габариты пластины 1 части упругой опоры 2 выполнено крепежное отверстие 4 круглого сечения переменного диаметра. Диаметр d отверстия, выходящего на внешнюю сторону упругой опоры 2, не менее чем в два раза меньше диаметра D отверстия, выходящего на противоположную сторону, т.е. D ≥ 2d.

Работа конструкции для виброзащиты зданий происходит следующим образом.

При виброзащите горизонтальных элементов зданий конструкция для виброзащиты укладывается непосредственно под элементы зданий упругими опорами 2 вниз без крепежа через крепежное отверстие 4. Выступ пластины 1 укладывается на выступающие упругие опоры соседней конструкции. При виброзащите вертикальных элементов зданий конструкция для виброзащиты прилегает к защищаемой поверхности упругими опорами, при этом конструкция для виброзащиты крепится к поверхности защищаемого элемента здания через крепежные отверстия 4. Выступ пластины 1 укладывается на выступающие упругие опоры соседней конструкции и перекрывает крепеж соседней конструкции, при этом отсутствует контакт между крепежом и пластиной 1 соседней конструкцией.

Внешнее статическое давление, обусловленное условиями эксплуатации, равномерно прилагается к внешнее стороне пластины 1 и в силу условия Е ₁>>E ₂, где Е ₁ - модуль упругости материала пластины 1, E ₂ - модуль упругости материала упругой опоры 2, равномерно перераспределяется на упругие опоры 2. Под действием статического давления толщина всех упругих опор уменьшается на величину ε, т.е. их толщина становится равной h - ε. Суммарная жесткость всех упругих опор определяется по формуле

где n - число упругих опор размером а×b/2, m - число упругих опор размером а/2×b, l - число упругих опор размером а×b. Размеры упругих опор а и b, а также их количества n, m, l, выбраны таким образом, чтобы, с одной стороны, значение суммарной жесткости K принимало наименьшее значение, а с другой стороны не нарушалось условие эксплуатации упругого материала, имеющее вид

ε≤ε_max,

где ε_max - максимально допустимое сжатие упругих опор 2 в условиях длительной эксплуатации, определяемое физико-техническими характеристиками материала, из которого выполнены упругие опоры.

Толщина заполняющего материала 3 также уменьшается на величину ε. В силу условия Е ₂>>E ₃, где E ₃ - модуль упругости заполняющего материала 3, он не оказывает влияния на суммарную жесткость конструкции K.

Таким образом, предложенная конструкция для виброзащиты зданий имеет минимально допустимую жесткость, что позволяет достичь максимально возможного эффекта виброзащиты при заданной толщине упругих опор, а установка конструкций как на горизонтальные, так и на вертикальные элементы защищаемого здания позволяет выполнить промежуточный слой на всей подземной части здания и, тем самым, обеспечить полное отделение здания от окружающего грунта.

Claims

1. Конструкция для виброзащиты зданий, содержащая прямоугольную пластину с закрепленными к ней упругими опорами, выполненными из материала, модуль упругости которого мал по сравнению с модулем упругости материала пластины, отличающаяся тем, что упругие опоры выполнены разного размера и расположены эквидистантно относительно друг друга, причем их размеры, а также их количество выбрано таким образом, чтобы, с одной стороны, значение суммарной жесткости K принимало наименьшее значение, а с другой стороны не нарушалось условие эксплуатации упругого материала, имеющее вид ε≤ε_max, где ε_max - максимально допустимое сжатие упругих опор в условиях длительной эксплуатации, определяемое физико-техническими характеристиками материала, из которого выполнены упругие опоры, ε - величина уменьшения толщины упругих опор под действием внешнего статического давления, а свободное пространство между упругими опорами заполнено материалом, модуль упругости которого мал по сравнению с модулем упругости материалов других элементов конструкции.

2. Конструкция для виброзащиты зданий по п. 1, отличающаяся тем, что один ряд упругих опор выступает за габариты пластины.

3. Конструкция для виброзащиты зданий по п. 2, отличающаяся тем, что в упругих опорах, выступающих за габариты пластины, выполнены крепежные отверстия.