RU2539475C2 - Earthquake-isolating support - Google Patents

Earthquake-isolating support Download PDF

Info

Publication number
RU2539475C2
RU2539475C2 RU2012132611/03A RU2012132611A RU2539475C2 RU 2539475 C2 RU2539475 C2 RU 2539475C2 RU 2012132611/03 A RU2012132611/03 A RU 2012132611/03A RU 2012132611 A RU2012132611 A RU 2012132611A RU 2539475 C2 RU2539475 C2 RU 2539475C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support
plate
foundation
metal
seismic
Prior art date
Application number
RU2012132611/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012132611A (en
Inventor
Фёдор Анатольевич Жарков
Анатолий Фёдорович Жарков
Валериан Маркович Соболев
Кирилл Сергеевич Юзепчук
Юрий Георгиевич Леушин
Ярослав Андреевич Великородный
Артем Михайлович Филипов
Original Assignee
Фёдор Анатольевич Жарков
Валериан Маркович Соболев
Кирилл Сергеевич Юзепчук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фёдор Анатольевич Жарков, Валериан Маркович Соболев, Кирилл Сергеевич Юзепчук filed Critical Фёдор Анатольевич Жарков
Priority to RU2012132611/03A priority Critical patent/RU2539475C2/en
Publication of RU2012132611A publication Critical patent/RU2012132611A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539475C2 publication Critical patent/RU2539475C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention refers to the construction industry, in particular to supports of earthquake-resistant structures (buildings). An earthquake-isolating support includes a load-carrying element of a column, which is supported through an upper supporting plate from a metal-rubber support (MRS), and the lower supporting plate of MRS is connected by means of anchor bolts to a foundation; MRS is made of elastic rubber sheets (pads) and metal plates, which are alternately laid on each other, and a central core is made in the middle part. In the foundations there are sockets, into which plate-like (cylindrical) elastic elements are inserted in the form of anchor bolts, the tightening value of which is set with the reliability coefficient γf, which is by 1.2-1.5 times more than a horizontal component on the support from the design wind load Pw. The lower supporting plate of MRS is supported from an embedded metal plate of the foundation with holes for the movement of the plate-like elastic elements through a sliding pad.
EFFECT: improvement of the earthquake resistance of a building, simplification of a structure, enlargement of an application field of earthquake protection for buildings with different earthquake intensity.
5 cl, 1 tbl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорам сейсмостойких сооружений (зданий).The invention relates to the field of construction, in particular to the supports of earthquake-resistant structures (buildings).

Известны устройства для защиты сооружения от сейсмического воздействия (аналог), включающие резино-металлические опоры (РМО), выполненные из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов (прокладок) и металлических листов (акцептованная заявка JP 1 №23633, E04H 9/02, E04B 1/36, F16F 15/02, 1989). В известных устройствах горизонтальное перемещение сооружения (здания) относительно фундамента происходит за счет деформации сдвига упругих резиновых листов.Known devices for protecting the structure from seismic effects (analogue), including rubber-metal bearings (RMO), made of alternately stacked elastic rubber sheets (gaskets) and metal sheets (accepted application JP 1 No. 23633, E04H 9/02, E04B 1/36, F16F 15/02, 1989). In known devices, the horizontal movement of the structure (building) relative to the foundation occurs due to shear deformation of the elastic rubber sheets.

К недостаткам можно отнести отсутствие достаточной по величине восстанавливающей силы, обеспечивающей возможность возвращения сооружения (здания) в исходное положение относительно фундамента после их взаимного смещения при сейсмическом воздействии.The disadvantages include the lack of a sufficient restoring force, providing the ability to return the structure (building) to its original position relative to the foundation after their mutual displacement under seismic impact.

Наиболее близким решением (прототип) является сейсмоизолирующая опора, включающая несущий элемент колонны, которая через верхнюю опорную плиту опирается на резино-металлическую опору (РМО), а нижняя опорная пластина РМО при помощи анкерных болтов соединена с фундаментом, РМО выполнена из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов (прокладок) и металлических листов, а в средней части устроено центральное свинцовое ядро (Fundamentals of Earthquake engineering. Elnashai, 2008, pp.355-356, fig. 13.2-13.4).The closest solution (prototype) is a seismic isolating support, including the supporting element of the column, which is supported by a rubber-metal support (RMO) through the upper base plate, and the lower base plate of the RMO is connected to the foundation with anchor bolts, the RMO is made of alternately laid on top of each other other elastic rubber sheets (gaskets) and metal sheets, and in the middle part there is a central lead core (Fundamentals of Earthquake engineering. Elnashai, 2008, pp. 355-356, fig. 13.2-13.4).

К недостаткам известного устройства можно отнести следующее:The disadvantages of the known device include the following:

- диссипация энергии сейсмического воздействия гасится только вязким трением в узлах взаимодействия опор, которые имеют различные весовые характеристики, приходящиеся от верхних конструкций здания. При сейсмическом воздействии различной интенсивности может оказаться, что вязкого трения для защиты может оказаться недостаточно, что может привести к разрушению опоры здания или его частей;- the dissipation of the energy of the seismic effect is suppressed only by viscous friction in the nodes of the interaction of the supports, which have different weight characteristics coming from the upper structures of the building. Under seismic effects of different intensities, it may turn out that viscous friction for protection may not be enough, which can lead to the destruction of the building support or its parts;

- во всех известных заявителю устройств сейсмозащиты зданий основным недостатком является ограниченная область их применения в зависимости от интенсивности сейсмического воздействия (баллов). Эти ограничения определяются величиной остаточных смещений грунта основания.- in all seismic protection devices of buildings known to the applicant, the main disadvantage is the limited scope of their application, depending on the intensity of the seismic effect (points). These limitations are determined by the magnitude of the residual displacements of the base soil.

Многоэтажные здания имеют вертикальную жесткость зданий по сравнению с горизонтальной в десятки раз выше, поскольку они в основном предназначены для восприятия паразитической нагрузки от собственного веса, которая обусловлена гравитационными силами, и полезных нагрузок. Фактические записи землетрясений также подтверждают то, что в большинстве случаев (75-95%) наибольшую опасность представляют горизонтальные составляющие сейсмического воздействия.Multi-storey buildings have vertical building stiffness compared to horizontal ten times higher, since they are mainly designed to absorb parasitic load from its own weight, which is due to gravitational forces, and payloads. Actual earthquake records also confirm that in most cases (75-95%) the horizontal components of the seismic impact pose the greatest danger.

Опытные данные остаточных смещений грунта Uo (мм), которые связаны с интенсивностью землетрясений I (баллы MSK-64) зависимостью (Грайзер В.М. Сейсмические данные об остаточных смещениях при взрывах и землетрясениях // ДАН. 1989. т.306, №4, с.822-825)Experimental data on residual soil displacements Uo (mm), which are related to the intensity of earthquakes I (MSK-64 points) as a function of (Grazer V.M. Seismic data on residual displacements during explosions and earthquakes // DAN. 1989. V.306, No. 4 , p. 822-825)

lgU0=-4.6+0.78·I.logU 0 = -4.6 + 0.78

Например, для интенсивности I=9 баллов:For example, for intensity I = 9 points:

lgU0=-4.6+0.78·9; lgU0=2.42; U0=102,42=263 мм.logU 0 = -4.6 + 0.78 · 9; logU 0 = 2.42; U 0 = 10 2.42 = 263 mm.

Сведем вычисления в таблицу 1.Summarize the calculations in table 1.

Таблица 1Table 1 Баллы землетрясений, MSK-64Earthquake Points, MSK-64 Предельные смещения грунта U0, ммUltimate soil displacements U 0 , mm 66 Uo=100.08 Uo = 10 0.08 1.21.2 77 Uo=100.86 Uo = 10 0.86 7.247.24 88 Uo=101.64 Uo = 10 1.64 43.643.6 99 Uo=102.42 Uo = 10 2.42 263263 1010 Строительство запрещеноConstruction prohibited

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении сейсмостойкости здания, позволяющая упростить конструкцию сейсмоизолирующей опоры, и вместе с этим расширить область использования сейсмозащиты. При этом используются различные варианты диссипации энергии землетрясения, построенные на принципах вязкого и сухого трения, а также упругих элементов из плоских пружин или их комбинации. Все перечисленные элементы сейсмоизоляции позволяют в своей части обеспечить поглощение энергии сейсмического воздействия и тем самым в сумме погасить часть колебаний здания, при этом уменьшить их амплитуду, в результате чего повышаются защитные свойства зданий.The problem solved by the invention is to increase the earthquake resistance of the building, allowing to simplify the design of the seismic isolating support, and at the same time expand the scope of use of seismic protection. In this case, various variants of earthquake energy dissipation are used, built on the principles of viscous and dry friction, as well as elastic elements from flat springs or a combination thereof. All of these seismic isolation elements allow, in their part, to ensure the absorption of seismic energy and thereby to absorb in part a part of the building’s vibrations, while reducing their amplitude, which increases the protective properties of buildings.

Технический результат, полученный при решении поставленной задачи, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, и которое устраняет недостатки, присущие прототипу, достигается следующим образом.The technical result obtained when solving the problem, the achievement of which the claimed invention is directed, and which eliminates the disadvantages inherent in the prototype, is achieved as follows.

Сейсмоизолирующая опора, включающая несущий элемент колонны, которая через верхнюю опорную плиту опирается на резино-металлическую опору (РМО), а нижняя опорная пластина РМО при помощи анкерных болтов соединена с фундаментом, РМО выполнена из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов (прокладок) и металлических листов, а в средней части устроено центральное ядро, в фундаментах устроены стаканы, в которые вставлены (Цилиндрические упругие элементы) в виде анкерных болтов, величина затяжки которых назначается с коэффициентом надежности γf, в 1,2-1,5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw, нижняя опорная пластина РМО опирается на закладную металлическую пластину фундамента с отверстиями для перемещения пластинчатых упругих элементов через скользящую прокладку. Упругие элементы в виде анкерных болтов, которые принимают участие в работе по достижению перемещений несущими колоннами заданной величины, и способствуют возвращению несущих колонн в исходное положение, жесткость пластинчатых упругих элементов назначается от остаточной доли, которая воспринимается демпферами вязкого трения (РМО) по весовой характеристике здания для каждого опорного элемента колонн.A seismic isolating support, including the supporting element of the column, which is supported by a rubber-metal support (RMO) through the upper base plate, and the lower base plate of the RMO is connected to the foundation with anchor bolts, the RMO is made of elastic rubber sheets (gaskets) stacked on top of each other and metal sheets, and in the middle part the central core is arranged, in the foundations there are glasses in which are inserted (Cylindrical elastic elements) in the form of anchor bolts, the tightening value of which is assigned with a coefficient with reliability γ f , 1.2-1.5 times greater than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w , the lower support plate RMO is supported by a embedded metal foundation plate with holes for moving plate elastic elements through a sliding gasket. Elastic elements in the form of anchor bolts, which take part in achieving movements by the bearing columns of a given value, and contribute to the return of the bearing columns to their original position, the stiffness of the plate elastic elements is assigned from the residual fraction, which is perceived by viscous friction dampers (RMO) by the weight characteristic of the building for each supporting element of the columns.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет верхнюю, нижнюю пластины и закладную деталь фундамента, которые выполнены в виде квадрата, круга, многоугольника, а стаканы фундаментов выполнены в виде параллепипедов, цилиндров или усеченных перевернутых конусов.In an embodiment, the seismic isolating support has an upper, lower plate and a foundation embedded part, which are made in the form of a square, circle, polygon, and the foundation glasses are made in the form of parallelepipeds, cylinders or truncated inverted cones.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет нижнюю опорную пластину РМО, которая вставлена в металлический опорный цилиндрический стакан с толстостенными бортами, и опирается на него через скользящую прокладку, коэффициент трения материала прокладки f между РМО и дном цилиндрического стакана принимается по условию f P w P ν γ f

Figure 00000001
, где Pv - вертикальная нагрузка на опору, металлический цилиндрический стакан закреплен через пластину в стаканах фундаментов при помощи цилиндрических упругих элементов в виде анкерных болтов, между металлическим цилиндрическим стаканом и закладной металлической пластиной фундамента устроена скользящая прокладка со своим коэффициентом трения и с коэффициентом надежности γf, в 2-5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw.In an embodiment, the seismic insulating support has a bottom support plate RMO, which is inserted into a metal support cylindrical cup with thick-walled sides, and rests on it through a sliding gasket, the coefficient of friction of the gasket material f between the RMO and the bottom of the cylindrical cup is taken as f P w P ν γ f
Figure 00000001
where P v is the vertical load on the support, the metal cylindrical cup is fixed through the plate in the foundation cups with the help of cylindrical elastic elements in the form of anchor bolts, a sliding gasket is arranged between the metal cylindrical cup and the embedded metal foundation plate with its friction coefficient and reliability coefficient γ f , 2-5 times larger than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w .

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет стаканы фундаментов и пластинчатые упругие элементы в виде анкерных болтов, которые размещены по периметру опоры по концентрическим направлениям в шахматном порядке.In an embodiment, the seismic isolating support has foundation glasses and plate elastic elements in the form of anchor bolts that are placed along the perimeter of the support in concentric directions in a checkerboard pattern.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет центральное ядро, которое выполнено из эластомера, армированного композитами, с заданными упругопластическими свойствами материала армирования, и их размерами и ориентацией в пространстве по осям X, Y, Z.In an embodiment, the seismic insulating support has a central core, which is made of an elastomer reinforced with composites, with the specified elastoplastic properties of the reinforcement material, and their dimensions and spatial orientation along the X, Y, Z axes.

Технический результат использования изобретения состоит в повышении технико-эксплуатационных характеристик здания с уменьшением горизонтальной сейсмической нагрузки на 2-3 балла в широком спектре частот, за счет рассеивания энергии, как с помощью демпферов вязкого и сухого трения, так и при помощи упругих элементов в различных комбинациях. При этом энергия рассеивания по сравнению со зданиями на обычных фундаментах в 4-10 раз выше. Кроме того, полностью снимается проблема концентрации напряжений в области кинематических опор. При этом упрощается конструкция сейсмоизолирующей опоры, и вместе этим расширяется область использования сейсмозащиты для зданий с различной интенсивностью землетрясения.The technical result of the use of the invention is to increase the technical and operational characteristics of the building with a decrease in horizontal seismic load by 2-3 points in a wide spectrum of frequencies, due to energy dissipation, both with the help of viscous and dry friction dampers, and with the help of elastic elements in various combinations . At the same time, the energy of dissipation is 4-10 times higher compared to buildings on ordinary foundations. In addition, the stress concentration problem in the region of kinematic supports is completely removed. At the same time, the design of the seismic isolating support is simplified, and at the same time, the scope of the use of seismic protection for buildings with different earthquake intensities is expanded.

На фиг.1 показана сейсмоизолирующая опора с квадратными пластинами верхней и нижней плит, и закладной детали, с параллелепипедными стаканами фундамента; на фиг.2 то же - вид сверху; на фиг.3 то же - вид сбоку; на фиг.4 показана сейсмоизолирующая опора с круглыми пластинами верхней и нижней плит, и закладной детали, стаканы фундамента выполнены в виде усеченных перевернутых конусов; на фиг.5 то же - вид сверху; на фиг.6 то же - вид сбоку; на фиг.7 показана сейсмоизолирующая опора, вставленная в металлический опорный цилиндрический стакан, который закреплен в конических стаканах при помощи упругих пластинчатых элементов в виде анкерных болтов; на фиг.8 то же - вид сверху; на фиг.9 разрез 1-1 на фиг 8.Figure 1 shows a seismic insulating support with square plates of the upper and lower plates, and embedded parts, with parallelepiped cups of the foundation; figure 2 the same is a top view; figure 3 the same is a side view; figure 4 shows a seismic isolating support with round plates of the upper and lower plates, and embedded parts, the foundation glasses are made in the form of truncated inverted cones; figure 5 the same is a top view; in Fig.6 the same is a side view; Fig. 7 shows a seismic isolating support inserted into a metal supporting cylindrical cup, which is fixed in conical cups using elastic plate elements in the form of anchor bolts; in Fig.8 the same is a top view; in Fig.9 section 1-1 in Fig. 8.

Сейсмоизолирующая опора, включающая несущий элемент колонны 1, которая через верхнюю опорную плиту 2 опирается на резино-металлическую опору 4 (РМО), а нижняя опорная пластина РМО 3 при помощи анкерных болтов 11 соединена с фундаментом. РМО выполнена из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов 6 (прокладок) и металлических листов 7, а в средней части устроено центральное ядро 8. В фундаментах устроены стаканы 10, в которые вставлены цилиндрические упругие элементы 11 в виде анкерных болтов, величина затяжки которых назначается с коэффициентом надежности γf, в 1,2-1,5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw. Нижняя опорная пластина 3 РМО опирается на закладную металлическую пластину фундамента 12 через скользящую прокладку 13. Упругие элементы в виде анкерных болтов 11, которые принимают участие в работе по достижению перемещений несущими колоннами 2 заданной величины, и способствуют возвращению несущих колонн 2 в исходное положение, жесткость упругих опор назначается от остаточной доли, которая воспринимается демпферами вязкого трения 4 (РМО) по весовой характеристике здания для каждого опорного элемента колонн 1.A seismic isolating support, including the supporting element of the column 1, which, through the upper base plate 2, is supported by a rubber-metal support 4 (PMO), and the lower support plate PMO 3 is connected to the foundation using anchor bolts 11. RMO is made of alternately stacked elastic rubber sheets 6 (gaskets) and metal sheets 7, and the central core is arranged in the middle part 8. Cups 10 are arranged in the foundations, into which cylindrical elastic elements 11 are inserted in the form of anchor bolts, the tightening value of which is assigned with a reliability coefficient γ f , 1.2-1.5 times greater than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w . The lower base plate 3 of the PMO is supported by the embedded metal plate of the foundation 12 through the sliding gasket 13. Elastic elements in the form of anchor bolts 11, which take part in the achievement of displacements by the supporting columns 2 of a given size, and contribute to the return of the supporting columns 2 to their original position, rigidity elastic supports is assigned from the residual fraction, which is perceived by viscous friction dampers 4 (RMO) according to the weight characteristic of the building for each supporting element of the columns 1.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет верхнюю 2, нижнюю 3 пластины, и закладную деталь фундамента 12, которые выполнены в виде квадрата, круга, многоугольника, а стаканы фундаментов 10 выполнены в виде параллелепипедов, цилиндров, или усеченных перевернутых конусов.In an embodiment, the seismic isolating support has an upper 2, lower 3 plate, and a foundation embedded part 12, which are made in the form of a square, circle, polygon, and the foundation glasses 10 are made in the form of parallelepipeds, cylinders, or truncated inverted cones.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет нижнюю опорную пластину РМО, которая вставлена в металлический опорный цилиндрический стакан 14 с толстостенными бортами 15, и опирается на него через скользящую прокладку 16, коэффициент трения материала прокладки f между РМО и дном цилиндрического стакана принимается по условию f P w P ν γ f

Figure 00000002
, где Pv - вертикальная нагрузка на опору, металлический цилиндрический стакан 14 закреплен через пластину 17 в стаканах фундаментов 10 при помощи упругих пластинчатых элементов 11 в виде анкерных болтов, между металлическим цилиндрическим стаканом 14 и закладной металлической пластиной 12 фундамента устроена скользящая прокладка 13 со своим коэффициентом трения и с коэффициентом надежности γf, в 2-5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw.In an embodiment, the seismic insulating support has a bottom support plate RMO, which is inserted into the metal support cylindrical cup 14 with thick-walled sides 15, and rests on it through the sliding gasket 16, the coefficient of friction of the gasket material f between the RMO and the bottom of the cylindrical cup is taken as f P w P ν γ f
Figure 00000002
where P v is the vertical load on the support, the metal cylindrical cup 14 is fixed through the plate 17 in the cups of the foundations 10 using elastic plate elements 11 in the form of anchor bolts, a sliding gasket 13 is arranged between the metal cylindrical cup 14 and the embedded metal plate 12 of the foundation coefficient of friction and with a reliability coefficient γ f , 2-5 times greater than the horizontal component on the support from the estimated wind load Pw.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет стаканы фундаментов 10 и пластинчатые (цилиндрические) упругие элементы 11 в виде анкерных болтов, которые размещены по периметру опоры по концентрическим направлениям в шахматном порядке.In an embodiment, the seismic isolating support has foundation glasses 10 and lamellar (cylindrical) elastic elements 11 in the form of anchor bolts that are placed along the perimeter of the support in concentric directions in a checkerboard pattern.

В варианте выполнения сейсмоизолирующая опора имеет центральное ядро 18, которое выполнено из эластомера армированного композитами, с заданными упругопластическими свойствами материала армирования, и их размерами и ориентацией в пространстве по осям X, Y, Z.In an embodiment, the seismic insulating support has a central core 18, which is made of an elastomer reinforced with composites, with the specified elastoplastic properties of the reinforcement material, and their dimensions and spatial orientation along the X, Y, Z axes.

Сейсмоизолирующая опора работает следующим образом.A seismic isolating support works as follows.

При сейсмическом воздействии за счет инерционных сил колонна, 1 за счет гибкости РМО начинает перемещаться на величину изгиба РМО (фиг.1-6). При этом нижняя пластина в зависимости от величины горизонтальной сейсмической силы Ps (при малом ее значении) остается неподвижной. Если горизонтальная сейсмическая сила Psx, или Psy (где индекс х, у обозначает направление по координатам в плоскости X, У) превысит тормозящую силу трения материала скользящей прокладки 13 между нижней опорной пластиной 3 и закладной фундамента 12, тогда начинается свободное скольжение нижней пластины 3 по прокладке 13 на закладной 12. Свободному скольжению нижней пластине 3 будут препятствовать изгибная жесткость пластинчатых, (цилиндрических) пружин 11 в виде анкерных болтов. Возвращению опоры в исходное положение будет способствовать изгибная жесткость пластинчатых (цилиндрических) пружин 11, и сдвиговая жесткость РМО 4.When seismic impact due to the inertial forces of the column, 1 due to the flexibility of the RMO begins to move by the magnitude of the bending of the RMO (Fig.1-6). In this case, the lower plate, depending on the magnitude of the horizontal seismic force P s (at a low value), remains stationary. If the horizontal seismic force P sx , or P sy (where the index x, y denotes the direction along the coordinates in the X, Y plane) exceeds the braking force of friction of the material of the sliding pad 13 between the lower support plate 3 and the embedded foundation 12, then the free sliding of the lower plate begins 3 on the gasket 13 on the mortgage 12. The free sliding of the lower plate 3 will be prevented by the bending stiffness of the plate, (cylindrical) springs 11 in the form of anchor bolts. The return of the support to its original position will be facilitated by the bending stiffness of the leaf (cylindrical) springs 11, and the shear stiffness of the PMO 4.

При максимальной сейсмической нагрузке опора переместится на величину, равную половине стороны квадрата (а/2) или …(d/2) при круглом или коническом стакане, и за счет отклонения (сдвига) от вертикали на величину δ.At maximum seismic load, the support will move by an amount equal to half the side of the square (a / 2) or ... (d / 2) with a round or conical glass, and due to the deviation (shift) from the vertical by δ.

U=ac·ф./2+δU = a c / 2 + δ при квадратном в плане стаканеwith a square in terms of glass U―dc.ф/2+δU ― d c.ph / 2 + δ при круглом верхе стаканаwith a round glass top

U≤U0,U≤U 0 ,

где ac·ф. и dc·ф - сторона квадрата, или диаметр стакана фундамента.where a c and d c · f is the side of the square, or the diameter of the foundation glass.

Таким образом, можно достигнуть предельной величины отклонения U0 сейсмоизолирующей опоры для заданной балльности проектируемого здания. При этом в несущем элементе колонны изгибающие моменты от сейсмического воздействия будут ничтожно малы, и обусловлены в основном инерционными силами трения. Диссипация энергии сейсмического воздействия в предлагаемом варианте (фиг.1-6) складывается из трех составляющих:Thus, it is possible to achieve the maximum deviation U 0 of the seismic isolating support for a given ballistic design of the designed building. Moreover, in the supporting element of the column, the bending moments from the seismic effect will be negligible, and are mainly due to the inertial forces of friction. The dissipation of the energy of seismic effects in the proposed embodiment (Fig.1-6) consists of three components:

за счет упруговязкого трения РМО 4;due to the visco-elastic friction of the RMO 4;

за счет сухого трения скользящей прокладки 13;due to dry friction of the sliding strip 13;

за счет упругих элементов пластинчатых (цилиндрических) пружин 11 в виде анкерных болтов.due to the elastic elements of leaf (cylindrical) springs 11 in the form of anchor bolts.

Таким образом, расширяется функциональная возможность применения сейсмоизолирующей опоры при разной интенсивности землетрясений. При этом за счет включения в работу дополнительных связей сухого трения 13 и упругих элементов пластинчатых (цилиндрических) пружин 11 снижается нагрузка на РМО и повышается надежность сейсмозащиты здания.Thus, the functionality of using a seismic isolating support at different earthquake intensities is expanding. Moreover, due to the inclusion in the work of additional dry friction bonds 13 and elastic elements of leaf (cylindrical) springs 11, the load on the RMO is reduced and the reliability of the building's seismic protection is increased.

В варианте выполнения сейсмоизолирующей опоры, когда нижняя опорная пластина 3 РМО вставлена в металлический опорный цилиндрический стакан 14 с толстенными бортами 15, при сейсмическом воздействии происходит следующее. При сейсмическом воздействии за счет инерционных сил колонна 1 за счет гибкости РМО начинает перемещаться на величину изгиба (сдвига) РМО (фиг.7-9). При этом нижняя пластина в зависимости от величины горизонтальной сейсмической силы Ps (при малом ее значении) остается неподвижной. Если горизонтальная сейсмическая сила Psx или PPsy (где индекс x, y обозначает направление по координатам в плоскости X, У) превысит тормозящую силу трения материала скользящей прокладки 16 между нижней опорной пластиной 3 и дном металлического цилиндрического стакана 14, тогда начинается свободное скольжение нижней пластины 3 по прокладке 16, лежащей на дне стакана 17. Опора остается неподвижной пока сейсмическая сила Psx, или Psy не превысит силу трения материала прокладки между РМО и дном цилиндрического стакана. Коэффициент трения материала прокладки f между РМО и дном цилиндрического стакана принимается по условию f P w P ν γ f

Figure 00000002
, где Pv - вертикальная нагрузка на опору, Pw - горизонтальная составляющая расчетной ветровой нагрузки на колонну, γf - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2-1,5, для того, чтобы опора была неподвижной от расчетной ветровой нагрузки. Если, горизонтальная сейсмическая сила Psx или Psy (где индекс x, y обозначает направление по координатам в плоскости X, У) превысит тормозящую силу трения, материала скользящей прокладки 16 между нижней опорной пластиной 3 и дном металлического цилиндрического стакана 14, (которая в 1,2-1,5 раза больше горизонтальной составляющей ветровой нагрузки), тогда начинается скольжение нижней опорной пластины 3 по дну стакана.In an embodiment of the seismic isolating support, when the lower base plate 3 of the PMO is inserted into the metal supporting cylindrical glass 14 with thick sides 15, the following occurs with seismic action. Under seismic action due to inertial forces, the column 1 due to the flexibility of the RMO begins to move by the amount of bending (shift) of the RMO (Fig.7-9). In this case, the lower plate, depending on the magnitude of the horizontal seismic force P s (at a low value), remains stationary. If the horizontal seismic force P sx or P Psy (where the index x, y denotes the direction along the coordinates in the X, Y plane) exceeds the braking force of friction of the material of the sliding pad 16 between the lower support plate 3 and the bottom of the metal cylindrical cup 14, then the free sliding of the lower plate 3 on the gasket 16 lying on the bottom of the glass 17. The support remains stationary until the seismic force P sx , or P sy exceeds the friction force of the gasket material between the PMO and the bottom of the cylindrical glass. The coefficient of friction of the gasket material f between RMO and the bottom of the cylindrical glass is taken as f P w P ν γ f
Figure 00000002
where P v is the vertical load on the support, P w is the horizontal component of the estimated wind load on the column, γ f is the reliability coefficient, taken equal to 1.2-1.5, so that the support is stationary from the estimated wind load. If, the horizontal seismic force P sx or P sy (where the index x, y denotes the direction along the coordinates in the X, Y plane) exceeds the braking force of friction, the material of the sliding pad 16 between the lower support plate 3 and the bottom of the metal cylindrical cup 14, (which 1.2-1.5 times the horizontal component of the wind load), then the sliding of the lower base plate 3 along the bottom of the glass begins.

При более высокой интенсивности сейсмического воздействия нижняя пластина 3 опоры РМО упирается в толстенные борта 15 стакана 14. Дальнейшему смещению опоры начинают препятствовать силы трения, которые действуют по скользящей прокладке 13 между закладной пластиной фундаментов 12 и пластиной стакана 17. Коэффициент трения скользящей прокладки 13 назначается с коэффициентом надежности γf, в 2-5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw. При еще большей сейсмической силе, кроме выше описанных демпферов, начинают включаться в работу пластинчатые (цилиндрические) упругие элементы пружин 11.With a higher seismic intensity, the bottom plate 3 of the PMO support abuts against the thick sides 15 of the cup 14. Friction forces that act on the sliding pad 13 between the embedded plate of the foundations 12 and the plate of the cup 17 begin to prevent further displacement of the support. The friction coefficient of the sliding pad 13 is assigned from the reliability coefficient γ f , 2-5 times greater than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w . With an even greater seismic force, in addition to the dampers described above, lamellar (cylindrical) elastic elements of the springs 11 begin to work.

При максимальной сейсмической нагрузке опора переместится на величину равнуюAt maximum seismic load, the support will move by an amount equal to

U=dc.ф./2+(dм.ст-dРМО)/2+δ≤U0,U = d c.ph. / 2 + (d m.st -d RMO ) / 2 + δ≤U 0 ,

где и dc·ф - диаметр стакана фундамента, dм.ст - диаметр металлического стакана фундамента, dPMО - диаметр нижней пластины РМО, 8 - отклонение (сдвиг) РМО от вертикали.where and d c · f is the diameter of the foundation glass, d mst is the diameter of the metal foundation glass, d PMO is the diameter of the bottom plate of the PMO, 8 is the deviation (shift) of the RMO from the vertical.

Диссипация энергии сейсмического воздействия, в предлагаемом варианте (фиг.7-9) складывается из четырех составляющих:The dissipation of the energy of seismic effects, in the proposed embodiment (Fig.7-9) consists of four components:

- за счет упруговязкого трения РМО 4;- due to the visco-elastic friction of the PMO 4;

- за счет сухого трения скользящей прокладки 16 (со своим коэффициентом трения);- due to dry friction of the sliding strip 16 (with its friction coefficient);

- за счет сухого трения скользящей прокладки 13 (со своим коэффициентом трения);- due to dry friction of the sliding strip 13 (with its friction coefficient);

- за счет упругих элементов пластинчатых (цилиндрических) пружин 11 в виде анкерных болтов.- due to the elastic elements of leaf (cylindrical) springs 11 in the form of anchor bolts.

Таким образом, расширяется функциональная возможность применения сейсмоизолирующей опоры при разной интенсивности землетрясений. При этом за счет включения в работу дополнительных связей сухого трения 13 и 16 и упругих элементов пластинчатых (цилиндрических) пружин 11 снижается нагрузка на РМО и повышается надежность сейсмозащиты здания.Thus, the functionality of using a seismic isolating support at different earthquake intensities is expanding. Moreover, due to the inclusion of additional dry friction bonds 13 and 16 and elastic elements of leaf (cylindrical) springs 11, the load on the RMO is reduced and the reliability of the building's seismic protection is increased.

В варианте выполнения сейсмоизолирующей опоры с центральным ядром 18, которое выполнено из эластомера армированного композитами, устройство работает следующим образом. В слои с резиновыми листами 6 при пластических деформациях внедряется эластомер, армированный композитами. При этом производится упругопластическая работа, которая поглощает часть энергии землетрясения.In an embodiment of a seismic isolating support with a central core 18, which is made of an elastomer reinforced with composites, the device operates as follows. In layers with rubber sheets 6 during plastic deformation, an elastomer reinforced with composites is introduced. In this case, elastoplastic work is performed, which absorbs part of the energy of the earthquake.

Диссипация энергии сейсмического воздействия в предлагаемом варианте складывается из пяти составляющих:The dissipation of energy of seismic effects in the proposed embodiment consists of five components:

- за счет упруговязкого трения РМО 4;- due to the visco-elastic friction of the PMO 4;

- за счет сухого трения скользящей прокладки 16 (со своим коэффициентом трения);- due to dry friction of the sliding strip 16 (with its friction coefficient);

- за счет сухого трения скользящей прокладки 13 (со своим коэффициентом трения);- due to dry friction of the sliding strip 13 (with its friction coefficient);

- за счет упругих элементов пластинчатых (цилиндрических) пружин 11 в виде анкерных болтов;- due to the elastic elements of leaf (cylindrical) springs 11 in the form of anchor bolts;

- за счет вязкого трения при внедрении эластомера между стальными листами 7 в слои с резиной 6.- due to viscous friction during the introduction of the elastomer between the steel sheets 7 in the layers with rubber 6.

Таким образом, благодаря особенности исполнения сейсмозащиты сооружения изобретение позволяет создать унифицированную опору сейсмостойкого сооружения, обладающую достаточно большой несущей способностью, обеспечивающую минимизацию горизонтальной нагрузки, защищаемого сооружения, надежную работу при эксплуатации в условиях сейсмического воздействия и позволяющую упростить конструкции опоры сооружения. Вместе с этим, изобретение позволяет создать достаточно компактную конструкцию опоры, которая полностью монтируется на месте строительства защищаемого сооружения (здания). Подобное конструктивное исполнение сейсмоизоляции позволяет существенно сократить объем монтажно-строительных работ, уменьшить их трудоемкость и, следовательно, сократить сроки и стоимость строительства сооружения в целом. Кроме того, изобретение обеспечивает возможность создания модульной системы сейсмозащиты, легко модифицируемой в зависимости от конкретных параметров сооружения (здания) и интенсивности сейсмического воздействия. При этом изобретение обеспечивает приспособляемость опоры к сооружениям с различными габаритно-массовыми показателями, что расширяет ее эксплуатационные возможности и повышает унификацию.Thus, due to the particular design of seismic protection of the structure, the invention allows the creation of a unified support for an earthquake-resistant structure with a sufficiently large bearing capacity, minimizing the horizontal load, the structure to be protected, reliable operation during operation under seismic conditions, and simplifying the structure of the structure support. Along with this, the invention allows to create a fairly compact support structure, which is completely mounted on the construction site of the protected structure (building). Such a design of seismic isolation can significantly reduce the amount of installation and construction work, reduce their complexity and, therefore, reduce the time and cost of construction of the structure as a whole. In addition, the invention provides the possibility of creating a modular seismic protection system, easily modified depending on the specific parameters of the structure (building) and the intensity of the seismic impact. Moreover, the invention provides the adaptability of the support to structures with various overall mass indicators, which expands its operational capabilities and increases unification.

Claims (5)

1. Сейсмоизолирующая опора, включающая несущий элемент колонны, которая через верхнюю опорную плиту опирается на резинометаллическую опору (РМО), а нижняя опорная пластина РМО при помощи анкерных болтов соединена с фундаментом, РМО выполнена из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов (прокладок) и металлических листов, а в средней части устроено центральное ядро, отличающаяся тем, что в фундаментах устроены стаканы, в которые вставлены пластинчатые (цилиндрические) упругие элементы в виде анкерных болтов, величина затяжки, которых назначается с коэффициентом надежности γf, в 1,2-1,5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw, нижняя опорная пластина РМО опирается на закладную металлическую пластину фундамента с отверстиями для перемещения пластинчатых упругих элементов через скользящую прокладку.1. A seismic isolating support, including the supporting element of the column, which is supported by a rubber-metal support (RMO) through the upper base plate, and the lower base plate of the RMO is connected to the foundation with anchor bolts, the RMO is made of elastic rubber sheets (gaskets) laid alternately on top of each other. and metal sheets, and in the middle part a central core is arranged, characterized in that glasses are arranged in the foundations in which lamellar (cylindrical) elastic elements are inserted in the form of anchor bolts, ratio, which is assigned a reliability coefficient γ f, 1.2-1.5 times larger than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w, lower support plate rests on the RMS embedded metal foundation plate with holes for the elastic elements move the plate through the sliding gasket. 2. Сейсмоизолирующая опора по п.1, отличающаяся тем, что верхняя, нижняя пластина и закладная деталь фундамента выполнена в виде квадрата, круга, многоугольника, а стаканы фундаментов выполнены в виде параллелепипедов, цилиндров или усеченных перевернутых конусов.2. The seismic isolating support according to claim 1, characterized in that the upper, lower plate and embedded part of the foundation is made in the form of a square, circle, polygon, and the glasses of the foundations are made in the form of parallelepipeds, cylinders or truncated inverted cones. 3. Сейсмоизолирующая опора по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что нижняя опорная пластина РМО вставлена в металлический опорный цилиндрический стакан с толстостенными бортами и опирается на него через скользящую прокладку, коэффициент трения материала прокладки f между РМО и дном цилиндрического стакана принимается по условию
Figure 00000001
, где Pv - вертикальная нагрузка на опору, металлический цилиндрический стакан закреплен через пластину в стаканах фундаментов при помощи пластинчатых (цилиндрических) упругих элементов в виде анкерных болтов, между металлическим цилиндрическим стаканом и закладной металлической пластиной фундамента устроена скользящая прокладка со своим коэффициентом трения и с коэффициентом надежности γf, в 2-5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw.
3. The seismic isolating support according to claims 1 and 2, characterized in that the lower support plate of the PMO is inserted into the metal support cylindrical cup with thick-walled sides and rests on it through a sliding gasket, the coefficient of friction of the gasket material f between the RMO and the bottom of the cylindrical cup is taken as
Figure 00000001
where P v is the vertical load on the support, the metal cylindrical cup is fixed through the plate in the foundation cups using plate (cylindrical) elastic elements in the form of anchor bolts, a sliding gasket is arranged between the metal cylindrical cup and the embedded metal foundation plate with its friction coefficient and the reliability coefficient γ f , 2-5 times greater than the horizontal component on the support from the estimated wind load P w .
4. Сейсмоизолирующая опора по пп.1-3, отличающаяся тем, что стаканы фундаментов и (цилиндрические) упругие элементы в виде анкерных болтов, размещены по периметру опоры по концентрическим направлениям в шахматном порядке.4. A seismic isolating support according to claims 1 to 3, characterized in that the foundation glasses and (cylindrical) elastic elements in the form of anchor bolts are placed along the perimeter of the support in concentric directions in a checkerboard pattern. 5. Сейсмоизолирующая опора по пп.1-4, отличающаяся тем, что центральное ядро выполнено из эластомера, армированного композитами, с заданными упругопластическими свойствами материала армирования и их размерами и ориентацией в пространстве. 5. A seismic isolating support according to claims 1 to 4, characterized in that the central core is made of an elastomer reinforced with composites with the specified elastoplastic properties of the reinforcement material and their dimensions and spatial orientation.
RU2012132611/03A 2012-07-30 2012-07-30 Earthquake-isolating support RU2539475C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132611/03A RU2539475C2 (en) 2012-07-30 2012-07-30 Earthquake-isolating support

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012132611/03A RU2539475C2 (en) 2012-07-30 2012-07-30 Earthquake-isolating support

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012132611A RU2012132611A (en) 2014-02-10
RU2539475C2 true RU2539475C2 (en) 2015-01-20

Family

ID=50031803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132611/03A RU2539475C2 (en) 2012-07-30 2012-07-30 Earthquake-isolating support

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539475C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209026U1 (en) * 2021-08-04 2022-01-28 Общество с ограниченной ответственностью "Севзапвнипиэнергопром" Seismic isolator for foundations of turbine units
RU218170U1 (en) * 2022-12-31 2023-05-15 Иван Михайлович Богачков UNIVERSAL FOUNDATION RAILWAY

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU775234A1 (en) * 1978-11-09 1980-10-30 Фрунзенский политехнический институт Earthquake-proof support
FR2596435A1 (en) * 1986-03-31 1987-10-02 Bridgestone Corp ANTI-SEISMIC RUBBER BEARING
SU1744328A1 (en) * 1990-08-06 1992-06-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Earthquakeproof support
RU101053U1 (en) * 2010-10-06 2011-01-10 Рустам Тоганович Акбиев THE FOUNDATION OF A SEISMIC-RESISTANT NEW, EXISTING OR RECONSTRUCTED BUILDING OR STRUCTURE
RU101514U1 (en) * 2010-09-17 2011-01-20 Рустам Тоганович Акбиев RUBBER-METAL SUPPORT
RU101725U1 (en) * 2010-09-15 2011-01-27 Рустам Тоганович Акбиев SEISMICALLY RECONSTRUCTED, RESTORED OR CONSTRUCTED BUILDING OR CONSTRUCTION

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU775234A1 (en) * 1978-11-09 1980-10-30 Фрунзенский политехнический институт Earthquake-proof support
FR2596435A1 (en) * 1986-03-31 1987-10-02 Bridgestone Corp ANTI-SEISMIC RUBBER BEARING
SU1744328A1 (en) * 1990-08-06 1992-06-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Earthquakeproof support
RU101725U1 (en) * 2010-09-15 2011-01-27 Рустам Тоганович Акбиев SEISMICALLY RECONSTRUCTED, RESTORED OR CONSTRUCTED BUILDING OR CONSTRUCTION
RU101514U1 (en) * 2010-09-17 2011-01-20 Рустам Тоганович Акбиев RUBBER-METAL SUPPORT
RU101053U1 (en) * 2010-10-06 2011-01-10 Рустам Тоганович Акбиев THE FOUNDATION OF A SEISMIC-RESISTANT NEW, EXISTING OR RECONSTRUCTED BUILDING OR STRUCTURE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209026U1 (en) * 2021-08-04 2022-01-28 Общество с ограниченной ответственностью "Севзапвнипиэнергопром" Seismic isolator for foundations of turbine units
RU218170U1 (en) * 2022-12-31 2023-05-15 Иван Михайлович Богачков UNIVERSAL FOUNDATION RAILWAY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012132611A (en) 2014-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5079766B2 (en) Isolation platform
Kelly et al. Experimental study of lead and elastomeric dampers for base isolation systems in laminated neoprene bearings
WO2014193328A1 (en) Natural rubber or synthetic rubber elastomer-based earthquake isolator with rigid polyurethane core
Kelly et al. Earthquake simulation testing of a stepping frame with energy-absorbing devices
JP2014533783A (en) Seismic dissipation module composed of compression resistant spheres embedded in variable low density material
KR20110019587A (en) Damper separting type seismic isolation device lead
CN102134883A (en) Anti-dumping shock isolation system for high rising building
Kim Development of seismic retrofit devices for building structures
JP3463115B2 (en) 3D seismic isolation method and seismic isolation device
RU2539475C2 (en) Earthquake-isolating support
KR100540929B1 (en) Girder bridge protection apparatus, sacrifice bracing, sacrifice bracing restrainer composing it and reinforcement construction method thereof
CA2930193C (en) Polygonal seismic isolation systems
RU2535567C2 (en) Quakeproof building
KR20110072412A (en) Seismic isolating apparatus
KR20010074179A (en) Multi-directional Seismic Isolation Devices
JP6483570B2 (en) How to replace the seismic isolation device
Keerthana et al. Seismic response control using base isolation strategy
JPH033723Y2 (en)
Hazaveh et al. Shake table testing of a low damage steel building with 2-4 Displacement Dependent (D3) viscous damper
JP3713646B2 (en) Seismic isolation structure
Sarrazin et al. Design of a base isolated confined masonry building
Evany Nithya et al. Moment resisting frame with rubber base isolation for development of earthquake resisting structures
JP5270739B2 (en) Seismic isolation structure for floor slabs
Adithya et al. Seismic Energy Dissipation: Art of the Scenario
AL-Maliki Analytical behavior of multi-storied building with base isolation subjected to earthquake loading

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150731