Сейсмостійкий каркас будівлі

Реферат: Винахід належить до будівництва і може використовуватися при будівництві багатоповерхових каркасних будівель в сейсмічних районах. Каркас будівлі складається з колон і ригелів, при цьому частина колон розміщується горизонтально, а друга частина під кутом = 30° до вертикальної осі і утворюють в плані рівнобічні шестигранники, внутрішній простір яких заповнюється наповнювачем. Найбільший розмір шестигранника h співпадає з горизонтальною віссю. Сейсмічні сили, що діють вертикально, розкладаються на складові, які діють вздовж колон, направлені у зворотно-зустрічних напрямках і створюють на окремих ділянках будівлі почергово напруження стискання та розтягування. Ці зусилля будуть значно менші за величиною від сейсмічних сил. Таке конструктивне виконання каркасу дозволить спростити монтаж, зменшити матеріалоємність конструкції і суттєво підвищити стійкість будівлі при дії сейсмічних сил при землетрусах та цунамі. UA 101107 C2 (12) UA 101107 C2 UA 101107 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до будівництва і може використовуватися при будівництві багатоповерхових каркасних будівель в сейсмічних районах. Відома діафрагма жорсткості (А.С. № 929799 кл. Е04Н9/02, Е04В1/18, 1982, Бюл. №19), яка виконана у вигляді двох стінових панелей, з'єднаних між собою і з колонами каркаса. Недоліком наведеної конструкції є складність виготовлення і монтажу конструкції, велика матеріалоємність і вага та невисока надійність при дії землетрусу. Також відома сейсмостійка будівля (А.С. SU № 1502781 А.1 кл. Е04Н9/02, 1989, Бюл. №31), що складається з фундаменту, вертикальних блоків із зазорами повздовж і впоперек будівлі, в яких встановлені амортизуючі елементи. Недоліком наведеної конструкції є складність виготовлення і монтажу конструкції будівлі, складність підбору амортизуючих елементів та невисока надійність стійкості будівлі при дії поштовхів землетрусу. Сейсмостійкий каркас малоповерхової будівлі (А.С. SU № 1551798 А.1 кл. Е04Н9/02, 1990, Бюл. №11) взятий по більшості ознак, що співпадають, за прототип. Каркас будівлі складається з колон і ригелів, які утворюють вертикальні чарунки, в яких розміщені з'єднані з колонами і ригелями, виконані у вигляді трикутників та прямокутників, диски. Недоліками даного пристрою є: - складність виготовлення і монтажу елементів конструкції будівлі; - велика матеріалоємність і вага елементів конструкції; - низька стійкість будівлі при дії поштовхів землетрусу. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення каркаса сейсмостійкої будівлі шляхом зміни просторового розміщення колон і ригелів, що дозволить зменшити дію руйнівних сил землетрусу на будівлю. Сейсмостійкий каркас будівлі включає колони і ригелі. Згідно з винаходом частина колон розміщується горизонтально, а друга частина під кутом α=30° до вертикальної осі і утворюють в плані рівнобічні шестигранники, внутрішній простір яких заповнюється наповнювачем, а найбільший розмір шестигранника h співпадає з горизонтальною віссю. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним результатом полягає в наступному. Оскільки конструкцією будівлі передбачено розміщення однієї частини колон горизонтально, а інших під кутом = 30° до вертикальної осі, то можна стверджувати, що зусилля, які сприймаються горизонтальним ригелем, будуть передаватися до похилих колон з урахуванням величини кута α і діями у зворотно-зустрічних напрямках, створюючи на окремих ділянках будівлі почергово напруження стискання і розтягування. Крім цього, такі зусилля будуть значно менші за величиною, в результаті чого підвищиться сейсмостійкість будівлі. На фіг.1 зображено каркас будівлі, аксонометрія. На фіг.2 зображено каркас будівлі, вид спереду. На фіг.3 зображено каркас будівлі, вид збоку по стрілці А. На фіг.4 зображено вертикальну шестигранну чарунку каркаса. На фіг.5 зображено конструкцію колони, переріз А-А. На фіг.6 зображено перерізи Б-Б, В-В каркаса будівлі на фіг.1. Сейсмостійкий каркас будівлі складається з фундаменту 1, передніх 2 та бокових 3 несучих стін, колон 4 та ригелів 5. Колони виконані суцільними з бетону 6 і армовані прутками арматури 7. В окремих чарунках будівлі виконані отвори 8 у вигляді вікон, дверей тощо. Сейсмостійкий каркас будівлі працює наступним чином. Під дією сейсмічних сил F у . вертикальному напрямку, вони розкладаються на дві складові N=0.5F/cos та P=0.5N tg, які направлені в різні сторони. При цьому вони направлені у зворотно-зустрічних напрямках і створюють на окремих ділянках будівлі почергово напруження стискання та розтягування. Крім цього, такі зусилля будуть значно менші за величиною, ніж сили F. При дії сейсмічних сил з протилежного напрямку картина явища змінюється на протилежну. Виконання каркаса будівлі за описаною конструкцією дозволить зменшити зусилля, які діють в колонах будівлі, створити напруження стискання та розтягування в елементах будівлі, які будуть взаємно компенсуватися. Це дозволить спростити монтаж та зменшити матеріалоємність конструкції, а головне, суттєво підвищити стійкість будівлі при дії сейсмічних сил при землетрусах та цунамі. 1 UA 101107 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Сейсмостійкий каркас будівлі, що включає колони і ригелі, які утворюють вертикальні чарунки, який відрізняється тим, що частина колон розміщується горизонтально, а друга частина під кутом  = 30° до вертикальної осі і утворюють в плані рівнобічні шестигранники, внутрішній простір яких заповнюється наповнювачем, а найбільший розмір шестигранника h співпадає з горизонтальною віссю. 2 UA 101107 C2 3 UA 101107 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4