виброизолятор для зданий, сооружений
Классы МПК: | E02D27/34 возводимые в просадочных или сейсмических районах |
Патентообладатель(и): | Дашевский Михаил Аронович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-04-14 публикация патента:
27.06.2010 |
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты конструкций, людей и оборудования от воздействия вибрации, передающейся на здания, сооружения от транспортных и иных техногенных источников. Виброизолятор для зданий, сооружений включает слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин, термически прикрепленных к слою резины по опорным поверхностям. На центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определены соотношениями: H 0 C1
H0/2; L1,2/2
D1,2
1,2H0 D1,2
F1,2
0; 0,2L2
K1,2
0,02L1, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей (1) и меньшей (2) сторонам виброизолятора. Н0 - высота слоя резины, C1 - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L 1,2 - размер боковой стороны слоя резины. Технический результат состоит в снижении материалоемкости, повышении производительности защиты объекта и технологичности применения виброизолятора. 2 ил.


Формула изобретения
Виброизолятор для зданий, сооружений, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин, термически прикрепленных к слою резины по опорным поверхностям, отличающийся тем, что на центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определены соотношениями: H0 C1
H0/2; L1,2/2
D1,2
1,2H0 D1,2>F1,2
0; 0,2L2
K1,2
0,02L1, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей (1) и меньшей (2) сторонам виброизолятора, Н0 - высота слоя резины, C1 - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L 1,2 - размер боковой стороны слоя резины.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты конструкций, людей и оборудования от воздействия вибрации, передающейся. на здания, сооружения от транспортных и иных техногенных источников.
Резинометаллические виброизоляторы широко используются в машиностроении для снижения вибронагрузок при работе двигателей, машин и механизмов.
Известен резинометаллический виброизолятор, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габарит резины металлических пластин, термически прикрепленных (привулканизованных) к резине по опорным поверхностям (SU 1294444 A1, F16F 3/08, 16.04.1985). Однако этот виброизолятор конструктивно не рассчитан на использование для зданий, сооружений.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является прямоугольный (на виде сверху) резинометаллический виброизолятор, включающий слой резины с арматурой в виде выступающих за габарит резины металлических пластин, термически прикрепленных к резине по опорным поверхностям (Вибрации в технике. Справочник в 6 томах. М.: Машиностроение, 1981, т.4, стр.209, рис.20). Отличительной особенностью такого виброизолятора является отношение характерного геометрического размера (большей стороны) L1 к высоте слоя резины H0 =L1/H0
5 и работа в здании или сооружении в условиях низкого уровня динамических нагрузок и высокого уровня статической деформации сжатия
=
/H0
0,25, где
- вертикальное перемещение опорной поверхности виброизолятора под действием расчетной статической нагрузки.
Недостатком известного резинометаллического виброизолятора является стесненная деформация слоя резины в его угловых областях под нагрузкой, вследствие чего в центральных областях боковых поверхностей виброизолятора по сравнению с угловыми областями происходит неравномерное выпучивание резины, что существенно увеличивает габариты деформированного виброизолятора и, следовательно, габариты металлической арматуры, затрудняя размещение виброизоляторов в конструкциях зданий, сооружений.
Задачей настоящего изобретения является максимальное устранение отмеченного эффекта, то есть с учетом увеличения площади виброизолятора при его сжатии обеспечение равномерного и минимального увеличения габаритов виброизолятора, без образования областей выпучивания в средних частях его боковых сторон.
Поставленная задача решается тем, что в виброизоляторе для зданий, сооружений, включающем слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины металлических пластин, термически прикрепленных к резине по опорным поверхностям, на центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, выполненные с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора определяются соотношениями:
H 0 C1,2
H0/2;
L1,2/2 D1,2
1,2H0;
D1,2 F1,2
0;
0,2L2 K1,2
0,02L1,
где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей L1 и меньшей L2 сторонам виброизолятора, H0 - высота слоя резины без нагрузки, C1,2 - величина выступа арматуры за габарит резины, D1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L - размер боковой поверхности слоя резины.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, состоит в превращении после сжатия виброизолятора боковой поверхности резины с углублениями в поверхность, не выходящую за габариты металлической арматуры, а формы самого слоя резины виброизолятора в форму, близкую к прямоугольной, по формуле Fтр=F 0[(S+1)2-S], что достигается заполнением трапециевидных углублений частью объема резины V0, освобождаемого при расчетной деформации (сжатии) виброизолятора , где V0=F0
, F0 - опорная площадь свободного (без нагрузки) виброизолятора (по резине), Fтр - общая площадь трапециевидных углублений, S=
/(H0-
) - условная деформация сжатия,
=S/(1+S) - деформация сжатия,
- осадка виброизолятора под нагрузкой,
=
H.
Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на фиг.1 и 2, где Х-Х и Y-Y - центральные оси виброизолятора.
На фиг.1 изображен резинометаллический виброизолятор с металлической арматурой 2, термически прикрепленной (привулканизированной) к слою резины 1 по опорным плоскостям, и с трапециевидными углублениями 3 на боковых поверхностях резинового слоя виброизолятора, продольный разрез по В-В на фиг.2.
На фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1.
Как показано на фиг.1, в прямоугольном резинометаллическом виброизоляторе, включающем слой резины 1 с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины металлических пластин 2, термически прикрепленных (привулканизованных) к резине по опорным поверхностям, на центральных участках боковых поверхностей резинового слоя виброизолятора образуют трапециевидные углубления 3, с плавными сопряжениями прямолинейных 4 и наклонных 5 участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях слоя резины в зависимости от величины статической деформации при сжатии виброизолятора определяются из условия прямоугольной формы деформированного виброизолятора соотношениями: H0 C1,2
H0/2; L1,2/2
D1,2
1,2H0; D1,2
F1,2
0; 0,2L2
K1,2
0,02L1, где индексы 1,2 обозначают принадлежность к большей L1 и меньшей L2 сторонам виброизолятора, Н0 - высота слоя резины, C1,2 - величина выступа арматуры за габарит слоя резины, D1,2 - расстояние от углов виброизолятора до начала углубления, F1,2 - расстояние от начала до окончания наклонного участка углубления, K1,2 - максимальная величина углубления (высота трапеции), L - размер боковой стороны виброизолятора (по резине).
Устройство работает следующим образом.
Из условия надежной длительной эксплуатации виброизоляторов условная деформация сжатия назначается в пределах S=0,17-0,20, соответственно =0,145-0,167. Например, недеформированный типовой виброизолятор несущей способностью 100 тс, с опорной площадью без вырезов 1575 см2 и с вырезами 1475 см2, толщиной слоя резины 4,0 см, объемом вырезов 400 см3, габаритами по резине 45×35 см (соотношение сторон 1:1,286) и габаритами по арматуре 50×40 см, имеет по большим сторонам слоя резины трапециевидные углубления с высотой 1,0 см и основаниями трапеции 35,0 см и 25,0 см, а по малым сторонам соответственно - 1,0 см, 25,0 и 15,0 см.
При S=0,2, осадке под нагрузкой =0,167×4,0=0,67 см размеры деформированного виброизолятора с вырезами, толщиной слоя резины 3,33 см (с учетом сохранения соотношения сторон) составляют 47,7×37,1 см, без выпучивания резины на центральных участках сторон. Объем резины деформированного виброизолятора, заполнивший трапециевидные вырезы, составляет (32,1+21,5)×2×3,33=357,1 см3. Остаток объема, приходящийся на выпучивания резины, составляет
V=400,0-357,1=42,9 см3, что при высоте деформированного виброизолятора H=3,33 см соответствует на все четыре стороны площади 12,88 см2. В соответствии с таблицами, приведенными в [2] «Справочник по строительной механике корабля» под ред. Акад. Шиманского, Судпромгиз, Л., 1958, стр.52, высота (стрелка) сегмента выпучивания на сторонах вырезов после их заполнения резиной составляет в среднем (по сторонам прямоугольника) 0,15 см = 1,5 мм, или 0,6% от длины стороны. Габаритные размеры контура деформированного слоя резины с учетом выпучивания составляют 47,9×37,3 см, то есть не выходят за габариты металлической арматуры (50×40 см). Учитывая округление расчетов по приведенным соотношениям до инженерных размеров сторон и вырезов, поставленную задачу изобретения - обеспечение равномерного и минимального увеличения габаритов виброизолятора, без образования областей выпучивания в средних частях его боковых сторон можно считать практически решенной, а технический результат - достигнутым.
Предложенная конструкция виброизолятора для зданий, сооружений позволяет получить после сжатия виброизолятора боковую поверхность слоя резины, не выходящую за габариты металлической арматуры, а форму самого виброизолятора - близкой к прямоугольной.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
Класс E02D27/34 возводимые в просадочных или сейсмических районах