SU1157199A1

SU1157199A1 - Foundation for earthquake-proof building or structure

Info

Publication number: SU1157199A1
Application number: SU833573150A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Долгих
Original assignee: Государственный Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Казпромстройниипроект"
Priority date: 1983-04-06
Filing date: 1983-04-06
Publication date: 1985-05-23

Abstract

ФУНДАМЕНТ СЕЙСМОСТОЙКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, включащий выступы над его поверхностью и сейсмо изолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированна часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальна - с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции , установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещени относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержн вертикальной части стержневой системы и раз- мещенного с зазором относительно поверхности фундамента, отличающийс тем, что. с целью повышени сейсмостойкости здани , сооружени за счет увеличени надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебани х и снижени трудоем , кости материалоемкости фундамента, вертикальна и горизонтально ориентированна части стержневой системы каждого сейсмоизолирующего устройства выполнены из щарнирно соединенных между собой стержней, при этом горизонтальна часть системы снабжена ст жными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикул рных направлени х относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций , смежные концы которых шарнирно прикреплены к выступу, а другие - к нижнему несущему элементу надфундаментi ной конструкции, причем каждый груз размещен в пролете вантовых конструкций и (Л соединен с их стержн ми и нижним стержнем вертикальной части стержневой системы щарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижн часть груза с зазором относительно их стенок , а надфундаментна часть установлена на выступы фундамента через двухр дные роликоподшипниковые опоры. сд г соTHE FOUNDATION OF SEISMIC RESISTANT BUILDING, CONSTRUCTIONS, including protrusions above its surface and seismic-isolating devices in the form of a core system, the horizontally oriented part of which is pivotally connected to the protrusions, and vertical - with the lower bearing element of the foundation, installed with a gap and with the possibility of horizontal displacement relative to the protrusions and the load attached to the free end of the rod of the vertical part of the rod system and placed with a gap relative to the surface fun Amenta, characterized in that. in order to increase the seismic resistance of the building, by increasing the reliability of seismic isolation devices during seismic vibrations and reducing labor, bone material basement, the vertical and horizontally oriented parts of the core system of each seismic isolation device are made of hinge-connected rods, while the horizontal part of the system is provided with sleeves and placed in two mutually perpendicular directions relative to the projection of the foundation with the formation double-span cable-stayed structures, the adjacent ends of which are hingedly attached to the protrusion, and others to the lower bearing element of the underfound structure, each load is placed in the span of the cable-stayed structures and (L is connected with their rods and the lower rod of the vertical part of the rod system pivotally, the foundation is made with grooves in which the lower part of the load is placed with a gap relative to their walls, and the underfound part is installed on the projections of the foundation through two-row roller-bearing bearings. sd g with

Description

Изобретение относитс к строительству, а именно к конструкци м фундаментов сейсмостойких зданий, сооружений с системами активной сейсмозащиты.The invention relates to the construction, in particular to the structures of the foundations of seismic resistant buildings, structures with active seismic protection systems.

Известен фундамент здани , включающий онорную часть и прикрепленную к ней стержн ми надопорную плиту, воспринимаю щую вес надфундаментной части здани , в котором горизонтальна сейсмическа нагрузка на надфундаментную часть уменьшаетс с изменением его динамических параметров (динамическа жесткость, характеристики затухани и др.) за счет изменени при колебани х расчетной длины стержней при их контактах с ограничител ми колебаний , расположенных по высоте опорной части ;The foundation of the building is known, which includes an on-off part and an overhead plate attached to it with rods, which absorbs the weight of the foundation foundation part, in which the horizontal seismic load on the supra foundation part decreases with changing its dynamic parameters (dynamic rigidity, attenuation characteristics, etc.) due to variation during oscillations of the calculated length of the rods when they are in contact with oscillation restraints located along the height of the supporting part;

Недостатком фундамента вл етс сложность и ненадежность.The foundation flaw is complexity and unreliability.

Наиболее близким техническим решением вл етс фундамент, сейсмостойкого здани , сооружени , включаюш,ий выступы над его поверхностью и сейсмоизолируюпдие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированна часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальна - с нижним несундим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещени относительно выступов , и груза, прикрепленного к свободному концу стержн вертикальной части стерж невой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента 2.The closest technical solution is a foundation, an earthquake-proof building, a structure, including protrusions above its surface and a seismic isolation device in the form of a rod system, the horizontally oriented part of which is pivotally connected with the protrusions, and vertical - with the lower nesundim element of the supra-foundation structure installed with a gap and with the possibility of horizontal movement relative to the protrusions, and the load attached to the free end of the rod of the vertical part of the rod system and placing with a gap relative to the surface of the foundation 2.

Недостатком известного фундамента вл етс работа горизонтального стержн на продольный изгиб и возникновение изгибающих моментов в вертикальном стержне, работающем как рычаг, что влечет развитие поперечных сечений обоих стержней, а создание реактивного момента за счет увеличени плеча вертикального стержн без зна ч (тельного развити массы груза требует |величени высоты помещени дл еейсм золирующего устройства.A disadvantage of the known foundation is the operation of a horizontal rod for longitudinal bending and the occurrence of bending moments in a vertical rod working as a lever, which leads to the development of cross sections of both rods, and creating a reactive moment by increasing the shoulder of the vertical rod without significant development of the mass of the load | magnitude of the height of the room for the actual zoliruya device.

Кроме того, известный фундамент и сейсмоизолирующее устройство сложно по конструкции и материалоемко, поскольку надфундаментна конструкци требует дополнительных опор.In addition, the well-known foundation and seismic isolation device is complicated in design and material intensive, since the underfound structure requires additional supports.

Цель изобретени - .повышение сейсмостойкости здани , сооружени за счет увеличени надежности сейсмоизолируюпгих устройств при сейсмических колебани х и снижение трудоемкости и материалоемкости фундамента.The purpose of the invention is to increase the seismic resistance of a building, to build it by increasing the reliability of seismic isolation devices during seismic vibrations and reducing the labor intensity and material intensity of the foundation.

Указанна цель достигаетс тем, что в фундаменте сейсмостойкого здани , сооружени , включающем выступы над его поверхностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированна часть которой шарнирноThis goal is achieved by the fact that in the foundation of an earthquake-resistant building, a structure that includes protrusions above its surface and seismic insulating devices in the form of a rod system, the horizontally oriented part of which is articulated

соединена с выступами, а вертикальна - с несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещени относительно ныступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержн вертикальной части стержневой системы-и размещенного с зазором- относительно поверхности фу 1дамента, вертикальна и горизонтально ориентированна части стержневой систе.мы каждого сейсмоизолирующего устройства выполнены из щарнирно соединенных между собой стержней, при этом горизонтальна часть системы снабжена ст жными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикул рных направлени х относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций, смежные концы которых щарнирно прикреплены к вЕзКтуиу. а други-:; - к нижнему несущему элементу надф} ; : ситной ,сснструк1;,ии, причем каждый груз размещен в ироле1е оантовых конструкций и соединен с их стержн ми и нижним стержнем вертикальной части стержневой системы щарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которыхconnected to the protrusions, and vertically - with the supporting element of the superfoundation structure, installed with a gap and with the possibility of horizontal movement relative to the protrusions, and the load attached to the free end of the rod, the vertical part of the core system — and placed with the gap — relative to the surface of the first frame, vertical and horizontal the oriented part of the core system. each seismic isolation device is made of hinged rods, the horizontal part of the system The threads are equipped with tension couplings and are placed in two mutually perpendicular directions relative to the basement projection with the formation of two-span cable-stayed structures, the adjacent ends of which are hingedly attached to the EKTuiu. and others- :; - to the lower support element naf}; : sieve, ssnstruk1;, AI, with each load placed in the structure of enantied structures and connected to their rods and the lower rod of the vertical part of the pivotal system, hinged, with the foundation made with grooves in which

5 раз.мещена нижн часть груза с зазором относительно их стенок, а надфундаментна часть установлена на выступы фундамента через двухр дные роликоподщипниковые опоры .The lower part of the cargo is placed 5 times with a gap relative to their walls, and the supra-foundation part is installed on the projections of the foundation through two-sided roller-bearing supports.

На фиг. 1 изображен фундамент с сей0 смоизолирующим устройством;, на фиг. 2 - (; А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вариант раз.мещени сейсмоизолирующих устройств, вид в плане.FIG. 1 shows the foundation with this emulsion isolation device ;, FIG. 2 - (; A-A in Fig. 1; in Fig. 3 - the same, a variant of the displacement of seismic isolating devices, a plan view.

Фундамент 1 сейсмостойкого здани , сооружени содержит выступы 2 над его поверхностью и сейсмоизолирующие устройства 3.Надфундаментна конструкци 4 установлена с зазором Бис возможностью горизонтального перемещени относительно выступов 2 фундамента 1 и оперта на вы0 ступы 2 через двухр дные шарикоподшипниковые опоры 6, что дает возможность надфундаментной конструкции 4 перемещатьс относительно выступов 2 в двух взаимно перпендикул рных направлени х.The foundation 1 of the earthquake-resistant building, the construction contains protrusions 2 above its surface and seismic insulating devices 3. The main structure 4 is installed with a gap Bis that can be moved horizontally relative to the projections 2 of the foundation 1 and supported on the projection 2 through two-bearing ball bearings 6, which allows for superfusion 4 move relative to the projections 2 in two mutually perpendicular directions.

Сейсмоизолирующие устройства 3 выполнены в виде стержневой системы и грузов 7.Seismic isolation device 3 is made in the form of a core system and cargo 7.

Горизонтально ориентированна часть стержневой системы образована шарнирно соединенными между собой стержн ми 8 иA horizontally oriented part of the core system is formed by rods 8 and pivotally interconnected

Q раз.меш,ена в двух взаимно перпендикул рных направлени х относительно выступа 2 фундамента 1 с образованием двухпролетных вантовых конструкций 9, смежные концы которых щарнирно прикреплены к выступу 2, а другие - к нижнему несущему элемен5 ту 10 надфундаментной конструкции 4.Q is mixed, ena in two mutually perpendicular directions relative to the protrusion 2 of the foundation 1 with the formation of two-span cable-stayed structures 9, the adjacent ends of which are jointly attached to the protrusion 2, and the others to the lower bearing element 5 of the foundation structure 4.

Вертикальна часть стержневой системыVertical part of the core system

выполнена в виде шарнирно соединенных между собой стержней 11, верхний из которых шарнирно прикреплен к нижнему несущему элементу 10 надфундаментной конструкции 4. Грузы 7 размещены в пролете винтовых конструкций 9 и шарнирнь соединены со стержн ми 8 вантовой конструкции 9 и прикреплены щарнирно к свободному концу нижнего стержн 11 вертикальной части стержневой системы. Нижн часть грузов 7 размещена в выемках 12 фундамента 1 с зазорами л и 14 относительно дна 15 и стенок выемок 16. Стержни 8 вантовых конструкций 9 снабжены ст жными муфтами 17. Принцип работы устройства зак,1ючас;с в следующем. Вертикальна нагрузка воспринимаетс опорами 6, обеспечивающими свободное пере мещение в горизонтальной плоскости надфундаментной конструкции 4, т.е. вл ющимис опорами с безразличным положением равновеси . Пролеты вантовых конструкций 9 сейсмоизолирующего устройства 3 работают одновременно. В ;:пакиЙ1лОМ L равновесие надфундаментной конструкции 4 обеспечиваетс уравновещенными силами го ризонтального распора в пролетах в точках 18 и 19 креплени вантовых конструкций 9, воспринимающих раст гивающие усили от действи гравитационных сил на массу грузов 7, При горизонтальных сейсмических ко.чебани х инерци массы надфундаменпюй конструкции 4 здани , сооружени противодействует горизонтальному .перемещению фундамента 1, что выражаетс в переносе иа него сейсмической нагрузки через .сейсмоизолирующие устройства 3. При колебани х здани оба пролета вантовых конструка, и 9 одновременно измен ютс на одинакг ю величину с разными знаками, равную перемещению надфундаментной конструкции 4. Изменени углов наклона продольной, оси вантовых конструкций 9 к горизонт. ли (и.пи изменение стрелок провесов) в возрастающем пролете будут больше, чем их изменени в уменьщающемс пролете. Разность изменений углов наклона продольной оси вант к горизонтали в смежных пролетах создает восстанавливающую горизонтальную силу, приложенную в точке 19 увеличивающегос пролета и направленную обратно горизонтальной сейсмической силе, действующей наг надфундаментную конструкцию 4, возвращаемую в положение равновеси и обеспечени устойчивости. При изменении приложени горизонтальной нагрузки на 90° в работу включаетс втора двухпролетна вантова конструкци 9 сейсмоизолирующего устройства 3, расположенна перпендикул рно первой вантовой конструкции 9. Сейсмоизолирующее устройство 3 автоматически снижает действующую на надфундаментную конструкцию 4 горизонтальную сейсмическую нагрузку, причем чем больше перемещение надфундаментной конструкции 4, тем меньше стрелка провеса груза 7 в увеличивающемс пролете, тем значительнее величина разности горизонтального рас пора в обоих пролетах вантовых конструкций 9. Гашение колебаний и перемещение надфундаментной конструкции 4 зависит от подбора динамических нара.метров сейсмоизолирующего устройства 3, т.е. от массы груза 7, стрелки провеса- и длины вантовых конструкций 9, регулируемых стержн ми муфтами 17, и силтрени в опорах 6 и узлах сейсмоизолирующего устройства 3. Измен юща с при колебани х величина распора (жесткость) сейс.моизолирующе10 устройства 3 снижает возможность вхождени системы в режим резонанса. При значительных --перемещени х надфундаментной конструкции 4 от отдельных перегрузочных циклов движени грунта из-за приближени частот сейсмического воздействи на здание к частотам его собственных колебаний груз 7 одного из пролетов упираетс в фунда.мент 1 с мгновенным гашением распора в этом пролете, что вызывает резкое изменение частоты основного тона колебаний системы и, как следствие, предотвращение входа ее в зону резонансного режима, что повьш1ает надежность конструкции при сейсмических воздействи х. Вис чие конструкции отличаютс надежностью эксплуатации, простотой изготовлени и монтажа, что снижает их стоимость. Изобретение позвол ет повысить надежность сейсмоизолирующих устройств, что ведет к повышению сейсмостойкости здани , сооружени в целом, упростить конструкцию сейсмоизолирующих устройств за счет применени вантовых конструкций и снизить материалоемкость фундамента за счет использовани выступов в качестве опор надфундаментной конструкции. Экономическа эффективность предлагаемых конструкций систем сейсмозащиты принимаетс в виде снижени расходов за счет уменьшени расчетной сейсмичности надфундаментной части здани на 1 балл или повышени этажности на 1 этаж (при сохранении расчетной сейсмичности), что опреде-т ет среднее значение снижени стоимости I м общей площади около 2,5 руб. made in the form of pivotally interconnected rods 11, the upper of which is pivotally attached to the lower bearing element 10 of the foundation structure 4. Loads 7 are located in the span of the screw structures 9 and the pivot are connected to the rods 8 of the cable link 9 and are attached pivotally to the free end of the lower rod 11 vertical parts of the core system. The lower part of the cargo 7 is located in the grooves 12 of the foundation 1 with gaps l and 14 relative to the bottom 15 and the walls of the grooves 16. The rods 8 of the cable-stayed structures 9 are equipped with fasteners 17. The principle of operation of the device is zac, 1 hour; The vertical load is perceived by the supports 6, which ensure free displacement in the horizontal plane of the under-foundation structure 4, i.e. supports with an indifferent equilibrium position. Spans cable-stayed structures 9 seismic isolation device 3 operate simultaneously. B;: Packing L equilibrium of the overfound structure 4 is provided by balanced forces of horizontal spread in the spans at points 18 and 19 of the cable-stayed structures 9, which perceive the tensile forces from gravitational forces on the mass of the loads 7, With horizontal seismic collars and inertial masses above the fund construction 4 of the building, the structure opposes the horizontal displacement of the foundation 1, which is expressed in the transfer of its seismic load through seismic insulating devices 3. both buildings and spans of the cable-stayed structure, and 9 simultaneously change by the same amount with different signs, equal to the displacement of the superstructure 4. Changes in the angles of inclination of the longitudinal axis of the cable-stayed structures 9 to the horizon. whether (i.p. change in the arrows of the hang) in the increasing span will be greater than their changes in the decreasing span. The difference in the angles of inclination of the longitudinal axis of the cables to the horizontal in adjacent spans creates a restoring horizontal force applied at the point 19 of the increasing span and directed backwards to the horizontal seismic force acting on the underfound structure 4, returning to the equilibrium position and ensuring stability. When the application of the horizontal load changes by 90 °, the second two-span cable-stayed structure 9 of the seismic isolation device 3 is installed, located perpendicularly to the first cable structure 9. The seismic insulation device 3 automatically reduces the horizontal seismic load acting on the basement structure 4, and the greater the displacement of the base structure 4, the smaller the sag load arrow 7 in the increasing span, the greater the difference of the horizontal span of time in both spans of the cable-stayed structures 9. The damping of vibrations and the movement of the superstructure 4 depends on the selection of the dynamic parameters of the seismic isolation device 3, i.e. of the mass of the load 7, the arrows of the air and the length of the cable-stayed structures 9, adjustable by the rod couplings 17, and the strength of the load in the supports 6 and the nodes of the seismic insulating device 3. The seismic insulating (rigidity) seismic insulating device 3 that fluctuates during oscillation system in resonance mode. With significant - displacement of the underfound structure 4 from separate reloading cycles of the ground movement due to the approach of seismic frequencies on the building to the frequencies of its own oscillations, the load 7 of one of the spans abuts the foundation 1 with instantaneous damping of the thrust in this span, which causes an abrupt change in the frequency of the fundamental tone of the oscillations of the system and, as a result, the prevention of its entry into the zone of the resonant mode, which increases the reliability of the design under seismic effects. Other designs are distinguished by reliable operation, ease of manufacture and installation, which reduces their cost. The invention makes it possible to increase the reliability of seismic insulating devices, which leads to an increase in the seismic resistance of a building and construction in general, to simplify the design of seismic insulating devices through the use of cable-stayed structures and to reduce the consumption of materials of the foundation by using projections as supports for the foundation foundation. The economic efficiency of the proposed designs of seismic protection systems is taken as a cost reduction by reducing the calculated seismicity of the basement part of the building by 1 point or increasing the number of floors by the 1st floor (while maintaining the calculated seismicity), which will determine the average value of reducing the cost of 1 m total area of about 2 , 5 rubles

+ 4Фиг .З+ 4F .H

Claims

THE FOUNDATION OF A SEISMIC-RESISTANT BUILDING, STRUCTURES, including protrusions above its surface and seismic isolating devices in the form of a rod system, the horizontally oriented part of which is pivotally connected to the protrusions, and the vertical one - with the lower supporting element of the foundation structure installed with a gap and with the possibility of horizontal movement relative to protrusions, and cargo attached to the free end of the rod of the vertical part of the rod system and placed with a gap relative to the surface of the foundation a, characterized in that, in order to increase the seismic resistance of buildings, structures by increasing the reliability of seismic isolating devices during seismic vibrations and reducing the complexity of the base material, the vertical and horizontally oriented parts of the rod system of each seismic isolating device are made of pivotally interconnected rods, this horizontal part of the system is equipped with shrink couplings and placed in two mutually perpendicular directions relative to the ledge nta with the formation of double-span cable-stayed structures, the adjacent ends of which are pivotally attached to the protrusion, and the other to the lower supporting element of the foundation structure, with each load placed in the span of cable-stayed structures and connected to their rods and the lower rod of the vertical part of the rod system pivotally, while made with recesses in which the lower part of the load is placed with a gap relative to their walls, and the foundation part is mounted on the projections of the foundation through double-row roller bearings pores.

4.10

16 15 12

K 12 13 1

FIG. 1