3.2.1. Системы с гибкой нижней частью несущей конструкции здания

Резинометаллические опоры

       В 30-х годах возникла идея сейсмоизоляции зданий с помощью устройства в зданиях первого (или подвального) гибкого этажа. Эта идея основывалась на существовавшем в то время представлении, что при всех землетрясениях сейсмическая реакция зданий с гибкой конструктивной схемой всегда меньше, чем у зданий с жесткой конструктивной схемой. Эта идея получила довольно широкое распространение, в том числе и в нашей стране, так как для своего воплощения не требовала специальных мероприятий, выходящих за границы традиционных способов строительства зданий.

       Устройство системы сейсмоизоляции с помощью резинометаллических опор не требует применения специальных конструкций зданий, однако предусматривает выполнение определенных правил при проектировании. Опоры устанавливают под колоннами или в местах пересечения несущих стен. При отсутствии подземного помещения резинометаллические опоры устанавливают на отдельно стоящие фундаментные плиты, постоянное расстояние между которыми во время возможного землетрясения обеспечивается достаточно жесткими соединительными фундаментными балками. При наличии подземного этажа опоры размещают на капители колонн подземной части здания, также соединенные между собой жесткими фундаментными блоками (рис. 3. 2. 1) [22].

       Для ограничения вертикальных и горизонтальных перемещений резинометаллических опор при землетрясении около каждой из них устанавливают железобетонные ограничители, заанкеренные в фундаменте. Ограничители, рассчитанные на восприятие полной статической нагрузки, на здание. Рекомендуемый зазор между верхним обрезом ограничителя и нижней поверхностью плиты перекрытия составляет 1, 5см. Расстояние между опорой и ограничителем должно быть менее максимального расчетного перемещения здания. Число устанавливаемых опор под одним несущим элементом может приниматься от одной до четырех в зависимости от места их расположения.

Рисунок 3. 2. 1 - Схема размещения сейсмоизолирующих многослойных

резинометаллических опор:

а – на фундаментной плите; б – на капители колонн подземной части здания:

в, г – варианты возможного расположения в плане сейсмоизолирующих опор и ограничителей перемещения:

1 – сейсмоизолирующая резинометаллическая опора; 2 – ограничитель;

3 – колонна первого этажа здания; 4 – плита перекрытия первого этажа;

5 – фундаментная плита; 6 – колонна подземной части здания с капителью;

7 – фундаментная балка; 8 – третья возможная опора; 9 – анкерный болт.

       Так же применяются резинометаллические опоры, в конструкциях которых предусмотрены поглотители колебаний в виде вертикального цилиндрического свинцового сердечника (рис. 3. 2. 2). Наличие такого сердечника обеспечивает высокую жесткость в вертикальном направлении. У этих опор сопротивление сдвигу лучше, чем у опор без сердечника, и более эффективное поглощение энергии сейсмических колебаний; при сильных сейсмических воздействиях в свинцовом сердечнике возникают большие пластические деформации и интенсивно поглощается энергия колебаний. Применение в опоре свинцового сердечника позволяет увеличить в 3-5 раз затухание колебаний, повышая при этом сопротивление опоры ветровому воздействию.

Рисунок 3. 2. 2 - Конструктивная схема резинометаллической опоры

со свинцовым сердечником (Новая Зеландия)

1 - каучук (резина); 2 - внутренний стальной лист;

3 - свинцовый сердечник; 4 - опорный стальной лист

       Считается, что эта система является наиболее экономичной системой сейсмоизоляции, существующей в настоящее время. Однако исследования показали, что в некоторых случаях возможно нарушение свинцового сердечника. В связи с этим ведутся по подбору заменяющего свинец материала для изготовления сердечников (например, проводились исследования с применением песка).