сейсмоустойчивый тоннель

Формула изобретения

Сейсмоустойчивый тоннель, состоящий из жестко соединенных между собой металлических и эластичных, например из резины, элементов, установленных друг за другом, при этом эластичные элементы выполняют двух типов: автономные продольные прямоугольные по форме, равные по длине металлическому элементу и по ширине также равные ширине металлического элемента с симметрично выполненными отверстиями по количеству, равному количеству крепежных элементов на металлических элементах тоннеля, и круглые по наружному диаметру, равному наружному диаметру тоннеля, по толщине, составляющей 1,618 от высоты торца металлического элемента, и отверстиями с одинаковым шагом, расположенными в поперечной плоскости по оси симметрии эластичного элемента в количестве, равном количеству крепежных элементов, установленных в металлических элементах тоннеля, причем на середине каждой полуволны средней длины волны землетрясений, наблюдаемых в этом районе, под их максимумами устанавливают компенсаторы, состоящие из эластичного материала, по длине равные 1,618 Lм, где Lм - продольный размер металлического элемента, выполненные в виде колец с симметрично расположенными отверстиями по их торцам с одинаковым шагом на торцевой поверхности кольца, и внутри этих отверстий установлены по две пружины: одна сжатия наибольшего диаметра, а внутри нее - пружина растяжения с двумя горизонтальными резьбовыми концами, закрепленными гайками с противоположных торцов металлических элементов тоннеля в натяг, причем аналогичные пружины установлены и в отверстиях автономных продольных прямоугольных эластичных элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству тоннелей и может быть использовано при создании новых конструкций, устойчивых к землетрясениям.

Мне не известны конструкции сейсмоустойчивых тоннелей, а самые обыкновенные, например тоннели метро, известны широко, но конструктивно они устроены принципиально иначе и не могут служить прямым аналогом предлагаемого.

Существенным недостатком известных тоннелей метро является их неустойчивость к землетрясениям, даже при малых колебаниях почвы они разрушаются.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка. Это достигается тем, что сейсмоустойчивый тоннель состоит из жестко соединенных между собой металлических и эластичных, например из резины, элементов, установленных друг за другом, при этом эластичные элементы выполняют двух типов: автономные продольные прямоугольные по форме, равные по длине металлическому элементу и по ширине также равные ширине металлического элемента с симметрично выполненными отверстиями по количеству, равному количеству крепежных элементов, на металлических элементах тоннеля, и круглые по наружному диаметру, равному наружному диаметру тоннеля, и по толщине, составляющей 1,618 от высоты торца металлического элемента, и отверстиями с одинаковым шагом, расположенными в поперечной плоскости по оси симметрии эластичного элемента и по количеству, равному количеству крепежных элементов, установленных в металлических элементах тоннеля, причем на середине каждой полуволны средней длины волны землетрясений, наблюдаемых в этом районе, под их максимумами устанавливают компенсаторы, состоящие из эластичного материала, по длине равные 1,618 Lм, где Lм - продольный размер металлического элемента, выполненного в виде кольца с симметрично расположенными отверстиями по его торцам с одинаковым шагом на торцовой поверхности кольца, и внутри этих отверстий установлены по две пружины: одна сжатия наибольшего диаметра, а внутри нее - пружина растяжения с двумя горизонтальными резьбовыми концами, закрепленными гайками с противоположных торцов металлических элементов тоннеля внатяг, причем аналогичные пружины установлены и в отверстиях вытономных продольных прямоугольных эластичных элементах.

Новые существенные признаки:

- тоннель состоит из жестко соединенных между собой металлических и эластичных например из резины, элементов, установленных друг за другом,

- эластичные элементы выполнены двух типов: автономные продольные прямоугольные по форме, равные по длине металлическому элементу и по ширине также равные ширине металлического элемента с симметрично выполненными отверстиями по количеству, равному количеству крепежных элементов на металлических элементах тоннеля, и круглые по наружному диаметру, равному наружному диаметру тоннеля, и по толщине, составляющей 1,618 от высоты торца металлического элемента, и отверстиями с одинаковым шагом, расположенными в поперечной плоскости по оси симметрии эластичного элемента и по количеству, равному количеству крепежных элементов, установленных в металлических элементах тоннеля,

- на середине каждой полуволны средней длины волны землетрясений, наблюдаемых в этом районе, под их максимумами устанавливают компенсаторы, состоящие из эластичного материла, по длине равные 1,618 Lм, где Lм - продольный размер металлического элемента,

- компенсатор выполнен в виде кольца из эластичного материала, например из резины, с симметрично расположенными отверстиями по его торцам с одинаковым шагом на торцевой поверхности кольца,

- внутри отверстий установлены по две пружины: одна сжатия наибольшего диаметра, а внутри ее - пружина растяжения с двумя горизонтальными резьбовыми концами, закрепленными гайками с противоположных торцов металлических элементов тоннеля внатяг,

- аналогичные пружины установлены и в соответствующих отверстиях автономных продольных прямоугольных эластичных элементов.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется и спрашиваемый объем правовой зашиты.

Технический эффект возникает за счет того, что:

- сейсмоустойчивый тоннель состоит из жестко соединенных между собой металлических и эластичных, например из резины элементов, установленных друг за другом для того, чтобы распределить равномерно по сечению деформацию эластичных элементов при воздействии напряжений от землетрясений,

- установка компенсаторов на середине каждой полуволны средней длины волны землетрясений, наблюдаемых в этом районе, под их максимумами, необходимо для того, чтобы компенсаторы восприняли деформации от землетрясений и сохранили бы общие контуры тоннеля в наиболее опасном месте и поэтому они (компенсаторы) выполнены шириной 1,618 Lм, где Lм - продольный размер металлического элемента,

- установка двух пружин: одна в другую позволяет воспринимать усилия деформаций вдоль оси тоннеля как в одном направлении, так и в противоположном, в одном случае усилия будут воспринимать пружины сжатия, а в противоположном направлении - пружины растяжения, установка которых внатяг позволяет достаточно жестко соединять между собой элементы тоннеля.

На фиг.1 дан фронтальный вид тоннеля по продольной его оси, на фиг.2 дан разрез А-А с фиг.1, на фиг.3 дан разрез Б-Б с фиг.1, на фиг.4 дан разрез В-В с фиг.2, показывающий взаимосвязь пружин в отверстиях компенсатора.

Рассмотрим устройство тоннеля. Он состоит из металлических элементов 1 и эластичных, например из резины, элементов 2, которые установлены друг за другом. Эластичные элементы выполнены двух типов: автономные продольные 3 прямоугольные по форме, равные по длине металлическому элементу 1 и по ширине также равные ширине металлического элемента с симметрично выполненными отверстиями по количеству, равному количеству крепежных элементов на металлических элементах тоннеля, и круглые 4 по наружному диаметру, равному наружному диаметру тоннеля, и по толщине, составляющей 1,618 от высоты торца металлического элемента и отверстиями с одинаковым шагом, расположенными в поперечной плоскости по оси симметрии эластичного элемента 4 и по количеству, равному количеству крепежных элементов, установленных в металлических элементах 1 тоннеля. На середине каждой полуволны средней длины волны землетрясений, наблюдаемых в этом районе, под их максимами установлены компенсаторы 5, состоящие из эластичного материала, по длине равные 1,618 Lм, где Lм - продольный размер металлического элемента 1, а сами компенсаторы выполнены в виде кольца с симметрично расположенными отверстиями по его торцам с одинаковым шагом на торцовой поверхности кольца 5, и внутри этих отверстий установлены по две пружины: одна сжатия 6 наибольшего диаметра, а внутри не - пружина растяжения 7 с двумя горизонтальными резьбовыми концами 8, закрепленными гайками 9 с противоположных сторон торцов металлических элементов 1 внатяг. Аналогичные пружины установлены и в отверстиях автономных продольных 3 прямоугольных элементов.

Работа тоннеля заключается в том, что после строительства такого тоннеля во время возникновения землетрясений он под воздействием деформаций земной поверхности будет деформироваться, во-первых, благодаря эластичным элементам 3, установленным вдоль тоннеля между металлическими элементами, и во-вторых, благодаря компенсаторам 5, которые позволяют компенсировать более значительные деформации на вершинах волн землетрясений с минимальными разрушениями.