Сейсмостойкое сооружение
Полезная модель относится к строительству, а именно, к сейсмостойким сооружениям и может быть использована при возведении сооружений в районах, подвергающимся сейсмическим воздействиям.
Техническим результатом полезной модели является создание новой, более простой конструкции сейсмостойкого сооружения.
Технический результат достигается при создании конструкции сейсмостойкого сооружения, включающего фундамент 1 с выемкой 2 и корпус, нижняя часть которого имеет вид пяты, выполненной в форме сферического сегмента 3, размещенного в выемке 2 фундамента 1 с радиусом, большим радиуса сферического сегмента 3, в котором, согласно полезной модели, соотношение массы части 4 корпуса, расположенной над сферическим сегментом 3, и массы сферического сегмента 3 имеет вид:
, где:
R - радиус сферического сегмента 3 ;
hc - высота центра 5 тяжести сферического сегмента 3;
a - расстояние от центра 6 сферического сегмента 3 до центра 7, тяжести надсегментной части 4 корпуса;
m - масса надсегментной части 4 корпуса;
М - масса сферического сегмента 3 корпуса;
1 п.ф.; 1 илл.
Полезная модель относится к строительству, а именно, к сейсмостойким сооружениям и может быть использована при возведении сооружений в районах, подвергающимся сейсмическим воздействиям.
Известно сооружение, включающее выполненные из стержней опоры, жесткую надземную часть, подведенную на тягах по отношению к фундаменту, а опоры выполнены в виде пирамидальных каркасов, каждый из которых по отношению к соседнему направлен своей верейной в противоположную сторону (авторское свидетельство СССР №510578, кл. E04H 9/02, 1974 г.).
Недостатком известного сейсмостойкого сооружения является то, что в нем предусмотрена защита только от горизонтальных сейсмических сил, что предопределяет недостаточную эффективность сейсмозащиты сооружения.
Известно сейсмостойкое сооружение, включающее фундамент с выемкой и корпус, нижняя часть которого выполнена с шаровой пятой, размещенной в выемке фундамента (авторское свидетельство СССР №483509, кл. E04h 12/00, опубл. 05.09.1975 г.).
Недостатками известной конструкции являются: низкая степень устойчивости и вероятность несохранения целостности сооружения при сейсмических воздействия.
Наиболее близким к заявляемому но технической сущности и достигаемому результату является сейсмостойкое сооружение, включающее фундамент с выемкой и корпус, нижняя часть которого имеет вид пяти, выполненной в ферме сферического сегмента, размещенного в выемке фундамента с радиусом, большим радиуса сферического сегмента, внутренняя поверхность выемки покрыта футеровкой, причем по кромке последней размещен замкнутый эластичный элемент, заполненный газообразной средой под давлением ( авторское свидетельство СССР 9 647440, кл. Е04Н 9/02, опубл. 15.02.1979 г - прототип).
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции фундамента.
Техническим результатом полезной модели является создание новой, более простой конструкции сейсмостойкого сооружения.
Технический результат достигается в конструкции сейсмостойкого сооружения, включающего фундамент с выемкой и корпус, нижняя часть которого имеет вид пяты, выполненной в форме сферического сегмента, размещенного в выемке фундамента с радиусом, большим радиуса сферического сегмента, в котором, согласно полезной модели, соотношение массы части корпуса, расположенной над сферическим сегментом, и массы сферического сегмента имеет вид:
, где:
R - радиус сферического сегмента;
hc высота центра тяжести сферического сегмента;
a - расстояние от центра сферы, образующей сегмент, до центра тяжести надсегментной части корпуса;
m - масса надсегментной части корпуса;
M - масса сферического сегмента корпуса.
Вертикальное положение сооружения является положением устойчивого равновесия. В таком случае при самых нижних положениях центров тяжести частей сооружения и наименьшим из всех возможных значений потенциальной энергии, вызванной силой тяжести сооружения:
,
откуда определяют вышеприведенное соотношение 
m и М.
Для hc<R соотношение принимает вид :
.
Вышеприведенные соотношения m и M являются необходимыми условиями для возвращения сооружения в вертикальное положение равновесия при его отклонении на угол 
<90°.
При таких отклонениях сооружения под действием подземных толчков при соблюдении соотношений массы надсегментной части сооружения и его массивной части в форме сферического сегмента отпадает необходимость дополнительного оборудования выемки фундамента, что упрощает конструкцию сооружения.
Радиус выемки фундамента может намного превышать радиус сферического сегмента, приближая выемку фундамента к
плоскостной форме.
Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого сейсмостойкого сооружения во сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию полезное модели новизна.
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительные эффект, выражающийся в создании новой, более простой конструкции сейсмостойкого сооружения.
Применение сейсмостойкого сооружения по заявляемой полезной модели в строительстве обеспечивает ей соответствие критерию "промышленная применимость".
Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, на котором представлен общий вид сейсмостойкого сооружения.
Сейсмостойкое сооружение включает фундамент 1 с выемкой 2 и корпус, нижняя часть которого имеет вид пяты, выполненной в форме сферического сегмента 3, размещенного в выемке 2 фундамента 1 с радиусом, большим радиуса сферического сегмента 3, при этом соотношение массы части 4 корпуса, расположенной над сферическим сегментом 3, и массы сферического сегмента 3 имеет вид:
, где:
R - радиус сферического сегмента 3;
hс - высота 5 центра 5 тяжести сферического сегмента 3;
a - расстояние от центра 6 сферы, образующей сферический сегмент 3, до центра 7 тяжести надсегментной части 4 корпуса.
m - масса надсегментной части 4 корпуса;
М - масса сферического сегмента 3 корпуса. В вертикальном положении сооружение обладает минимальным запасом потенциальной энергии и для выведения его из положения равновесия прикладывается внешняя сила (толчок землетрясения). Монолитный корпус, состоящий из массивной нижней части, выполненной в форме сферического сегмента 3, и надсегментной части 4 отклоняется при этом в выемке 2 фундамента 1, которая может приближаться при увеличении ее радиуса к форме плоскости, накапливая величину потенциальной энергии, которая используется при возвращении сооружения в вертикальное положение равновесия после прекращения воздействия толчка землетрясения. Такое возвращение может происходить в конструкции сейсмостойкого сооружения, в которой соблюдено следующее соотношение массы нижней части корпуса М, выполненной в форме сферического сегмента, и массы m надсегментной части корпуса:
, где:
R - радиус сферического сегмента;
h c - высота центра тяжести сферического сегмента;
a - расстояние от центра сферы, образующей сегмент, до центра тяжести надсегментной части. В такой конструкции отсутствует необходимость дооборудования выемки 2 фундамента 1, которое способствует сохранению вертикального положения здания, что выгодно отличает заявляемое сейсмостойкое сооружение от прототипа.
Сейсмостойкое сооружение, включающее фундамент с выемкой и корпус, нижняя часть которого имеет вид пяты, выполненной в форме сферического сегмента, размещенного в выемке фундамента с радиусом, большим радиуса сферического сегмента, отличающееся тем, что соотношение массы части корпуса, расположенной над сферическим сегментом, и массы сферического сегмента имеет вид:
,
где R - радиус сферического сегмента;
h c - высота центра тяжести сферического сегмента;
a - расстояние от центра сферы, образующей сегмент, до центра тяжести надсегментной части корпуса;
m - масса надсегментной части корпуса;
M - масса сферического сегмента корпуса.
