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 комірки у вигляді шестикутників, а похилі колони мають довжину кратну довжині горизонтальних H ригелів, при цьому /h=n, де Н - довжина похилої колони, h - довжина горизонтального ригеля і n може приймати значення від більше 1. 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 величину від H сейсмічних сил. Окрім цього, за рахунок варіації співвідношення розмірів /h можна суттєво розширити варіанти архітектурно-планувальних рішень будівлі. UA 104094 C2 (12) UA 104094 C2 UA 104094 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 будівлі (Патент України UA № 70059 кл. Е04Н9/02, 2012, Бюл. № 10) взятий за більшістю ознак, що співпадають, за прототип. Каркас будівлі складається з колон і ригелів, які утворюють вертикальні комірки, при цьому частина колон розміщується горизонтально, а друга частина під кутом =30° до вертикальної осі, і утворюють в плані рівнобічні шестикутники, внутрішній простір яких заповнюється наповнювачем, а найбільший розмір шестикутника h співпадає з горизонтальною віссю. Недоліком наведеної конструкції є складність виготовлення і монтажу, велика маса, а також обмеженість архітектурно-планувальних рішень будівлі. 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, які утворюють вертикальні комірки. Згідно з винаходом частина колон розміщуються горизонтально, а друга частина під кутом =30° до вертикальної осі і утворюють в плані комірки у вигляді шестикутників, а похилі колони H мають довжину, кратну довжині горизонтальних ригелів, при цьому /h=n, де Н - довжина похилої колони, h - довжина горизонтального ригеля і n може приймати значення більше 1. 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  і діями у зворотно-зустрічних напрямках, створюючи на окремих ділянках будівлі почергово напруження стискання і розтягування. Такі зусилля будуть значно менші за величиною, в результаті чого підвищиться сейсмостійкість будівлі, крім цього, збільшення розміру Н відносно розміру h дозволяє розширити можливість архітектурно-планувальних рішень 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 шестикутну комірку каркаса. На фіг. 5 зображено конструкцію колони, переріз по 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 комірках 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 H сил при землетрусах та цунамі. Окрім цього, за рахунок варіації співвідношення розмірів /h можна суттєво розширити варіанти архітектурно-планувальних рішень будівлі. 60 1 UA 104094 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Сейсмостійкий каркас будівлі, що включає колони і ригелі, які утворюють вертикальні комірки, який відрізняється тим, що частина колон розміщуються горизонтально, а друга частина під кутом =30° до вертикальної осі і утворюють в плані комірки у вигляді шестикутників, а похилі H колони мають довжину, кратну довжині горизонтальних ригелів, при цьому /h=n, де Н - довжина похилої колони, h - довжина горизонтального ригеля і n може приймати значення більше 1. 2 UA 104094 C2 3 UA 104094 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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