Сейсмозахисне опорне обладнання для встановлення на ґрунт під фундамент

1. Сейсмозахисне опорне обладнання для встановлення на ґрунт під фундамент, що містить з'єднані між собою опору й демпфер, опора виконана у вигляді палі-стояка, демпфер містить вигнуті назовні від опори рівномірно розміщені гнучкі вертикальні стрижні, яке відрізняється тим, що демпфер додатково містить футляр, неметалеві та металеві прокладки, пружний наповнювач і захисне кільце, при цьому футляр, в якому розміщені гнучкі вертикальні стрижні і неметалеві та металеві прокладки, пружний наповнювач, захисне кільце, виконаний у вигляді тонкостінного пустотілого циліндра з можливістю встановлення ззовні палістояка на ґрунт під фундамент, паля-стояк додатково містить оголовок, у який щільно вкладені неметалеві та металеві прокладки демпфера, що розміщені у футлярі, відповідні до оголовка за формою і розмірами, гнучкі вертикальні стрижні виконані з можливістю закріплення нижніми кінцями до палі-стояка, а верхніми кінцями до фундаменту, захисне кільце виконане з отворами для виведення назовні гнучких вертикальних стрижнів і встановлене назовні оголовка, а футляр під ним щіль U 2 59024 1 3 фундамент [патент RU 2052020 СІ E02D27/34], що включає опору й демпфер, причому опора виконана у вигляді палі-стояка, а демпфер - у вигляді верхньої й нижньої твердих кільцевих пластин і гнучких вертикальних стрижнів, рівномірно встановлених між пластинами й прикріплених своїми кінцями до їхніх зовнішніх бічних торців, причому стрижні вигнуті у вертикальній площині за формою півкола, а кільцеві пластини виконані з наскрізними отворами під елементи для кріплення пластин до сполучних деталей фундаменту електроаппарата й опори. Сейсмозахисне опорне обладнання призначене для встановлення на ґрунт під фундамент електроустаткування підстанцій, демпфер установлений між опорою й фундаментом електроаппарата устаткування. Обладнання захищає електроустаткування підстанцій шляхом зниження вібраційного навантаження на фундамент електроапарата, але має низьку несучу здатність і не розраховане на захист фундаменту будівель і споруд, особливо багатоповерхових, в умовах підвищеної сейсмонебезпеки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення сейсмозахисного опорного обладнання для встановлення на ґрунт під фундамент з підвищенням його несучої здатності та зі зниженням передачі вібраційного навантаження на фундамент в умовах підвищеної сейсмонебезпеки і можливості використання обладнання при спорудженні фундаментів будівель і споруд, в тому числі багатоповерхових. Поставлена задача вирішується тим, що сейсмозахисне опорне обладнання для встановлення на ґрунт під фундамент включає з'єднані між собою опору й демпфер, опора виконана у вигляді палі-стояка, демпфер містить вигнуті назовні від опори рівномірно розміщені гнучкі вертикальні стрижні. Демпфер додатково містить футляр, неметалеві та металеві прокладки, пружний наповнювач і захисне кільце. Футляр, в якому розміщені гнучкі вертикальні стрижні, неметалеві та металеві прокладки, пружний наповнювач, захисне кільце, виконаний у вигляді тонкостінного пустотілого циліндра з можливістю встановлення ззовні палі-стояка на ґрунт під фундамент. Паля-стояк додатково містить оголовок, у який щільно вкладені неметалеві та металеві прокладки демпфера, що розміщені у футлярі, відповідні до оголовка за формою і розмірами, гнучкі вертикальні стрижні виконані з можливістю закріплення нижніми кінцями до палі-стояка, а верхніми кінцями до фундаменту, захисне кільце виконане з отворами для виведення назовні гнучких вертикальних стрижнів і встановлене назовні оголовка, а футляр під ним щільно заповнений пружним наповнювачем, що має вигляд крихти. Краще, коли неметалеві прокладки виготовлені із пружного матеріалу, оголовок, неметалеві та металеві прокладки виконані у вигляді циліндрів, неметалеві та металеві прокладки розміщені пласким боком до площини оголовка впритул одна до одної з послідовним чергуванням неметалевих і 59024 4 металевих прокладок, причому верхня і нижня прокладки є неметалевими. Краще, коли гнучкі вертикальні стрижні виконані з металу і мають вигляд дуги. Краще, коли захисне кільце за висотою дорівнює загальній висоті неметалевих та металевих прокладок, за товщиною відповідає різниці між діаметрами футляра і оголовка, виконане з отворами, число яких дорівнює числу стрижнів, а їх форма відповідає формі відповідної частини стрижнів. Краще, коли пружний наповнювач, який має вигляд крихти, виготовлений із гуми. Краще, коли висота футляра дорівнює відстані від ґрунту до фундаменту. Використання палі-стояка у опорі сприяє забезпеченню міцності на стиснення сейсмозахисного опорного обладнання, фундаменту і всієї будівлі та витримуванню постійних і довготривалих значних навантажень. Наявність оголовка забезпечує співвісність для всіх елементів сейсмозахисного опорного обладнання. Наявність демпфера, який містить футляр з розміщеними у ньому гнучкими вертикальними стрижнями, неметалевими із пружного матеріалу і металевими прокладками, захисним кільцем і пружним наповнювачем дозволяє витримувати і розподіляти навантаження різного типу в умовах сейсмічної хвилі. Гнучкі вертикальні стрижні при рівномірному розташуванні однаково сприймають сейсмічну хвилю з любого напрямку. При збільшенні інтенсивності сейсмічної хвилі відбувається тимчасова деформація форми стрижнів, що попереджує руйнування будівлі. Закріплення стрижнів нижніми кінцями до опори, а верхніми кінцями до фундаменту забезпечує зворотній зв'язок між фундаментом і опорою, що при вдалому підборі розмірів гасить, при поверненні у протифазі, частину коливань, які надішли до фундаменту. Неметалеві, виготовлені із пружного матеріалу, і металеві прокладки у демпфері забезпечують потрібну міцність на стиснення і витримування постійних і довготривалих значних навантажень. До того ж неметалеві прокладки із пружного матеріалу, що мають змогу зсуватися одна відносно іншої за рахунок розміщення між ними металевої прокладки, таким чином гасять коливання у достатньо широкому діапазоні частот, повертаються у вихідне положення і витримують постійні і довготривалі значні навантаження на стиснення без зміни форми сейсмозахисного опорного обладнання. Захисне кільце обмежує переміщення всіх прокладок у горизонтальній площині та закриває футляр, захищаючи від попадання бетонної суміші при монтуванні фундаменту всередину футляра. Пружний наповнювач, що має вигляд крихти і щільно заповнює пустоти циліндра, гасить коливання у достатньо широкому діапазоні. Виконання сейсмозахисного опорного обладнання у закритому зверху фундаментом, а знизу ґрунтом футлярі забезпечує мінімальний контакт з повітрям, тому мінімізує окислювальні процеси, що відбуваються з речовинами, які використовують для його виготовлення, сприяє його довговічності і пожежобезпеці. До того ж таким чином оберігають від дії агресивних речовин ззовні металеві заклад 5 ні, арматуру (при її наявності в її у палі-стояку та фундаменті), що також позитивно відбивається на несучій здатності сейсмозахисного опорного обладнання. Конструкція демпфера дозволяє використовувати для виготовлення його елементів вторинні матеріали, а саме, виготовляти футляр із звичайної пластмаси, захисне кільце із відходів пінополістиролу, неметалеві прокладки і пружний наповнювач із відходів гуми, що призводить до здешевлення обладнання і сприяє вирішенню проблем екології. Конструкція сейсмозахисного опорного обладнання, розташування елементів із пружних матеріалів в місцях передачі коливань, виконання всіх елементів із матеріалів з різними акустичними опорами комплексно забезпечують зниження рівня коливань, що передаються фундаменту будівель. Таким чином удосконалення сейсмозахисного опорного обладнання призводить до підвищення його несучої здатності в умовах підвищеної сейсмонебезпеки. Конструкцію ілюструють креслення із зображеннями конкретного конструктивного виконання сейсмозахисного опорного обладнання, які пояснюють роботу сейсмозахисного опорного обладнання, але не обмежують обсяг його правового захисту. Фіг. 1. Конструкція сейсмозахисного опорного обладнання Фіг. 2. Конструкція фундаменту, виконаного з використанням сейсмозахисного опорного обладнання Фіг. 3. Конструкція будівлі, розміщеної на фундаменті, виконаному з використанням сейсмозахисного опорного обладнання (розріз). Де: 1 - сейсмозахисне опорне обладнання; 2 - паля-стояк; 3 - демпфер; 4 - футляр; 5 - гнучкі вертикальні стрижні 6 - неметалеві прокладки; 7 - захисне кільце; 8 - пружний наповнювач; 9 - оголовок; 10 - ґрунт; 11 - фундамент; 12 - металева прокладка; 13 - металева закладна фундаменту; 14 - металева закладна палі; 15 - будівля. Сейсмозахисне опорне обладнання 1 включає з'єднані між собою палю-стояк 2 і демпфер 3, який містить футляр 4, вигнуті назовні від опори рівномірно розміщені гнучкі вертикальні стрижні 5, неметалеві прокладки із пружного матеріалу 6, захисне кільце 7 і пружний наповнювач 8. Опора містить оголовок 9. Футляр 4 встановлений між ґрунтом 10 і фундаментом 11. Між неметалевими прокладками із пружного матеріалу 6, встановленими в оголовок 9, розміщені металеві прокладки 12. Гнучкі вертикальні металеві стрижні 5 приєднані до металевої закладної 13 фундаменту 11 і металевої закладної 14 палі 2. 59024 6 Із сейсмозахисного опорного обладнання 1 набирають фундамент 11 потрібної конфігурації. Причому, при необхідності, в різних частинах фундаменту 11 будівель 15 можна розташувати опорне обладнання 1 з відмінними міцносними характеристиками. Покажемо процес монтування сейсмозахисного опорного обладнання 1 і фундаменту 11, набраного із такого обладнання, на конкретному прикладі виконання робіт на об'єкті санаторнокурортного призначення К. Попередньо були проведені розрахунки елементів сейсмозахисного опорного обладнання на програмному комплексі «ЛІРA-WINDOWS 9.6». Встановлюють палі-стояки 2 діаметром 620 мм, розраховані на вертикальне навантаження 3000 кН, а горизонтальне - 260 кН, при цьому відкрита частина паль 2 підіймається над грунтом 10 на 30 см. На вирівняну поверхню палі 2 встановлюють оголовок 9, в який вставляють спочатку нижню неметалеву прокладку із пружного матеріалу 6 висотою 50мм, на яку вкладають металеву прокладку 12, а потім верхню неметалеву прокладку із пружного матеріалу 6 висотою 50мм. Гнучкі вертикальні стрижні 5 із металу приварюють до металевих закладних 14 палі 2, що вже встановлені на ній, і до металевих закладних 13 із анкерами фундаменту 11. Встановлюють назовні палі 2 на ґрунт 10 пластиковий футляр 4 діаметром 900 мм, висотою 420 мм, зазори у футлярі 4 заповнюють пружним наповнювачем 8 із гумової крихти фракції 1015 мм до рівня верху оголовка 9 палі 2 й закривають захисним кільцем 7 із пінополістиролу з отворами, через які виводять вертикальні гнучкі стрижні 5. Для виконання фундаменту 11 простір між всіма такими установленими сейсмозахисними опорними обладнаннями 1 заповнюють гравієм шаром до 30 см. Потім укладають шар крихти пінополістиролу товщиною, рівною величині вертикальних переміщень від прийнятих навантажень на палю, що відповідає 1520 мм. Далі проводять бетонування поверхні і вкладання на шар бетону фундаменту 11, в який встановлюють анкери металевих закладних 13. При виникненні сейсмічної хвилі на сейсмозахисне опорне обладнання 1 поступають коливання відповідної амплітуди і частотного спектру. Демпфер 3 гасить коливання і зберігає міцнісні якості будівлі 15. Це відбувається наступним чином. Неметалеві прокладки із пружного матеріалу 5 і металеві 12 зменшують вертикальні переміщення від навантажень, що надійшли на палю 2. Наявність захисного кільця 7, оголовка 9 та металевих прокладок 12 демпфера 3 забезпечує багатократне повернення неметалевих прокладок із пружного матеріалу 5 у вихідне положення і забезпечує міцність на стиснення і стійкість будівлі 15. Закріплення гнучких вертикальних стрижнів 5 до металевої закладної 14 фундаменту 11 і металевої закладної 13 палі 2 з одного боку збільшує площу, на яку передаються коливання, з іншого дозволяє зменшити його амплітуду. 7 59024 При збільшенні інтенсивності сейсмічної хвилі відбувається тимчасова деформація форми стрижнів 5, що попереджує руйнування будівлі Пружний наповнювач 8, що заповнює пустки футляру 4, також гасить коливання. Так працює сейсмозахисне опорне обладнання 1, яке є елементом, з якого складається фундамент 11. Таким чином удосконалення сейсмозахисного опорного обладнання призводить до підвищення його несучої здатності в умовах підвищеної сейсмонебезпеки зі зниженням вібраційного навантаження на фундамент і можливості використання Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 8 при спорудженні фундаментів будівель і споруд, в тому числі багатоповерхових і тих, що мають складну конфігурацію. Таке рішення є актуальним не лише для традиційних сейсмічних гірських районів, але й для сучасного міста в умовах наявності місць з коливаннями від наземного і підземного транспорту. До того ж конструкція сейсмозахисного опорного обладнання дозволяє використовувати для виготовлення його елементів вторинні матеріали, що здешевлює його виготовлення і сприяє вирішенню проблем екології. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601