Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к сейсмостойкому строительству. Его применение позволяет обеспечить эффективную защиту объекта в горизонтальном направлении путем снижения до любого значения или полного выключения силы сухого трения между фундаментной и опорной плитами за счет того, что их смежные поверхности имеют форму, при которой на некоторых участках плиты соприкасаются, а на других выполнены с зазором в виде полостей, заполненных жидкостью, например водой, находящейся под избыточным гидростатическим давлением, которое удерживается соединяющим плиты компенсатором, допускающим их относительные горизонтальные перемещения. В вертикальном направлении защита объекта обеспечивается путем увеличения периода собственных колебаний находящейся на плитах опорной конструкции амортизируемого объекта, выполненной в виде частично плавающего в жидкости и частично опирающегося на слой сжатого воздуха кессона, состоящего не менее чем из двух концентрично расположенных стаканов, в которых кольцевой зазор между наружным и ближайшим к нему внутренним стаканами перекрыт снизу водонепроницаемым днищем, соединенным по своему наружному периметру с опорной плитой компенсатором, допускающим их относительные вертикальные перемещения и удерживающим в кессонной полости давление сжатого воздуха, а заполненные жидкостью полость между плитами и нижняя часть кессонной полости соединены трубопроводами с резервными емкостями, расположенными выше соответствующих полостей. 9 з. п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2072406
Класс(ы) патента: E02D27/34, E04H9/02
Номер заявки: 93006282/33
Дата подачи заявки: 02.02.1993
Дата публикации: 27.01.1997
Заявитель(и): Санельников Виктор Степанович
Автор(ы): Санельников В.С.; Шевченко Е.В.
Патентообладатель(и): Санельников Виктор Степанович
Описание изобретения: Изобретение относится к сейсмостойкому строительству, а именно к конструкциям зданий и сооружений, в которых предусматриваются устройства или системы сейсмоизоляции. Оно может применяться для защиты от землетрясений особо ответственных и уникальных сооружений, в частности энергоблоков наземных и подземных атомных электростанций, высотных зданий, радиорелейных станций, обсерваторий, хранилищ боеприпасов и специальной техники, обладающих низким уровнем сейсмоударостойкости.
Известно амортизирующее устройство для защиты объектов от сейсмических воздействий, включающее нижний и верхний опорные пояса со смежными поверхностями ломаного очертания, имеющими форму выступов и углублений. Часть из них имеет наклонные площадки скольжения с антифрикционными прокладками для восстановления исходного положения за счет гравитационной силы, часть имеет горизонтальные площадки и вертикальные стенки для опирания колонн каркаса здания (SU, N 1206398,кл. Е 02 D 27/34, 1986).
Это устройство не обеспечивает защиту от вертикальной составляющей сейсмического воздействия. Его основным достоинством является применение наклонных площадок скольжения для предотвращения остаточных смещений. Однако, предложенная схема скольжения по взаимно параллельным граням правомерна только при плоскопараллельном движении опорных поясов и невозможна при их азимутальных разворотах. Последние могут иметь место при воздействии поперечных волн при косом подходе волн к протяженным сооружениям и к сооружениям, не обладающем осевой симметрией распределения масс.
Наиболее близким к описанному изобретению является амортизирующее устройство для защиты объектов от сейсмических воздействий, включающее фундаментную плиту, на которой расположена опорная плита с находящейся на ней опорной конструкцией амортизируемого объекта, причем фундаментная и опорные плиты расположены относительно друг друга с горизонтальным зазором и соединены с наружной стороны боковой тороидальной стенкой с образованием при этом камеры из упрочненного гибкого материала, заполненной специальной жидкостью. Амортизация осуществляется за счет сжатия или расширения (деформирования) тороидального участка камеры при действии на нее через плиты внешней нагрузки (РСТ, 88/04710, кл. Е 02 D 27/34, 1988).
При реализации известного устройства не обеспечивается устойчивость вертикального положения амортизируемого объекта не только во время землетрясения, но и в процессе его повседневной эксплуатации. В заполненной газом камере амортизатора не могут возникать восстанавливающие моменты сил, препятствующие повороту (наклону) верхней опорной плиты при несимметричном распространении массы объекта и горизонтальном воздействии. Кроме того, практически нереальным является изготовление цельной тороидальной оболочки диаметром 50 м в заводских условиям, также как и обеспечение требуемой герметичности при ее монтаже из отдельных секций на месте строительства объекта, и выполнение ее с необходимой гибкостью, прочностью, газонепроницаемостью и долговечностью.
Для устранения указанных выше недостатков известного устройства требуется решить следующие задачи:
максимально снизить критичность амортизирующего устройства к амплитудно-частотному спектру сейсмического воздействия, то есть зависимость его динамической эффективности от характера (формы изменения во времени) и интенсивности колебаний, путем применения силовых связей между амортизируемым объектом и основанием, позволяющих реализовать упругодиссипативные характеристики, нейтральные к типу сейсмического воздействия; это можно добиться используя устройство, снижающее до требуемых значений или полностью исключающее из процесса взаимодействия объекта с основанием силу сухого трения, являющегося в аналогичных устройствах основной причиной передачи горизонтальной составляющей воздействия; необходимо также при этом увеличить период собственных вертикальных колебаний объекта до значений, превышающих в несколько раз период основной разрушительной фазы землетрясения;
увеличить величину свободного хода устройства в горизонтальном и вертикальном направлениях до значений, превышающих перемещения основания;
обеспечить требуемое демпфирование колебаний и гарантированное возвращение амортизируемого обьекта в исходное проектное положение после воздействия;
исключить возможность отрыва опорных плит от основания;
повысить грузоподъемность устройства и устойчивость объекта, а также снизить опасные последствия аварийных ситуаций на основе применения распределенных по площади силовых связей;
улучшить технико-экономические показатели устройства и монтажа, позволяющих реализовать систему сейсмозащиты непосредственно на строительной площадке доступными средствами;
упростить условия повседневной эксплуатации устройства, ограничив их обычным требованиям строительных норм и правил, сохранив при этом высокую надежность и эффективность системы сейсмозащиты в течение длительного периода;
обеспечить удобство монтажа, контроля, профилактического обслуживания и ремонта устройства.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в амортизирующем устройстве для защиты объектов от сейсмических воздействий, содержащем фундаментную плиту, на которой расположена опорная плита с находящейся на ней опорной конструкцией амортизируемого объекта, смежные поверхности плит имеют форму, при которой на некоторых участках плиты соприкасаются, а на других выполнены с зазором в виде плоскостей, заполненных жидкостью, например водой, находящейся под избыточным гидростатическим давлением, которое удерживается соединяющим плиты компенсатором допускающим их относительные горизонтальные перемещения, а находящаяся на плите опорная конструкция амортизирующего объекта выполнена в виде частично плавающего в жидкости и частично опирающегося на слой сжатого воздуха кессона, состоящего не менее чем из двух концентрично расположенных стаканов, причем кольцевой зазор между наружным и ближайшим к нему внутренним стаканами перекрыт снизу водонепроницаемым днищем, соединенным по своему наружному периметру с опорной плитой компенсатором, допускающим их относительное вертикальные перемещения и удержиавающим в кессонной полости давление сжатого воздуха, а заполненные жидкостью полость между плитами и нижняя часть кессонной полости соединены трубопроводами с резервными емкостями, расположенными выше соответствующих полостей.
В частном случае смежные поверхности плит могут иметь форму чередующихся выступов и углублений одинаковой высоты, горизонтальный зазор между стенками которых превышает максимальное значение ожидаемых относительных перемещений плит. Кроме того, к основному трубопроводу, соединяющему полость между плитами с резервной емкостью, может быть подсоединен дополнительным трубопроводом резервуар, расположенный выше резервной емкости; основной и дополнительные трубопроводы целесообразно снабдить клапанами, пропускающими жидкость только в направлении полостей. Стаканы кессона могут быть разделены перегородками на отсеки, которые заполнены сжатым воздухом и сообщаются между собой отверстия, расположенные в стенках стаканов выше уровня жидкости в кессоне; внутренние стаканы кессона могут быть перекрыты перфорированной диафрагмой, расположенной ниже уровня жидкости в кессоне; опорная плита может иметь стакан, телескопически входящий в центральный стакан кессона; плиты могут иметь круговую или овальную форму, а компенсаторы могут быть выполнены в виде гибкой торообразной оболочки, имеющей своей образующей полуокружность, а направляющей линией горизонтальную проекцию внешнего контура соединяемых элементов, на которых закреплена оболочка, причем в этом случае оболочка компенсатора может быть расположена выпуклостью вверх в кольцевом зазоре между вертикальными консольными стенками, обрамляющими плиты по их наружному периметру; оболочка компенсатора может быть выполнена из заготовок листового материала, имеющих форму равнобедренных трапеций.
Наличие между плитами полостей, заполненных жидкостью под избыточным давлением, снижает трение между плитами. Опорная плита находится как бы в частично взвешенном состоянии, "плавая" на слое жидкости в зазоре. При этом на смоченных фрикционных поверхностях снижается одновременно и коэффициент трения. При выполнении смежных поверхностей плит в виде чередующихся выступов и углублений одновременно обеспечивается и дополнительное демпфирование горизонтальных колебаний за счет вязкого трения жидкости при ее движении в зазорах между выступами и углублениями плит.
Соединение основным трубопроводом полостей между плитами с резервными емкостями создает в полостях избыточное гидростатическое давление. При суммарной величине вертикальной составляющей гидростатического давления, превышающей вес опорной плиты с находящимся на ней объектом, сила трения остановится равной нулю. В этом случае при относительном горизонтальном движении плит на объект действуют силы гидродинамического давления и вязкого трения жидкости, а также упругая реакция деформируемой оболочки компенсатора. Эти силы не имеют существенного значения при малых скоростях относительно движения плит (которые не превышают 0,5 м/сек) и при большой гибкости тонкой оболочки. Их величину можно регулировать в широких пределах с помощью конструктивных мероприятий, изменения, например, форму, высоту, взаимное расположение выступов и углублений, зазоры между ними и гибкость компенсатора, добиваясь тем самым оптимального режима работы устройства. Соединение основного трубопровода дополнительным трубопроводом с резервуаром позволяет полностью выключить силы трения из процесса взаимодействия плит. При этом резервуар расположен выше резервной емкости на высоте, при которой избыточное давление жидкости в полостях уравновешивает вес опорной плиты с находящимися на ней конструкциями, снижая тем самым до нуля нормальные силы и, следовательно, силы трения на соприкасающихся площадках выступов и углублений плит. Задвижки и клапаны включают систему в работу. В момент воздействия или перед ним, вручную или по сигналу датчика, подключают к полости между плитами резервуар и отключают от нее резервную емкость на период воздействия. Существующие методы и аппаратура позволяют регистрировать более ранние явления, предшествующие основной разрушительной фазе землетрясения, к которым относятся: приход первичных (продольных) волн малой интенсивности (форшоков), выделение родона, изменение электрического сопротивления грунта, уровня земной поверхности и другие. Поскольку в силу несжимаемости жидкости давления в ней передается практически мгновенно, а время срабатывания клапанов невелико по сравнению с интервалом между предвестником землетрясения и его разрушительной фазой, можно обеспечить своевременное включение в работу исполнительных механизмов сейсмозащиты. Такая схема позволяет в зависимости от конкретных условий и потребностей реализовать несколько режимов сейсмозащиты.
Возвращение объекта в исходное проектное положение после сейсмического воздействия обеспечивается направленными к центру фундаментальной плиты силами упругости компенсатора и неуравновешенного гидростатического давления, возникающего в результате его несимметричности распределения по внутренней поверхности оболочки компенсатора при смешенном расположении плит. Такое возвращение гарантировано поскольку силу трения можно снизить до любого значения с помощью гидростатического давления, а сила вязкого сопротивления при малой скорости смещения незначительна.
Количество стаканов опорной конструкции зависит от конструктивного решения и размеров кессона, в частности от его диаметра и пролета несущих элементов перекрытия кессонной полости.
Разделение стаканов кессона на сообщающиеся между собой отсеки позволяет, во-первых, использовать весь объем отсеков кессонной полости для заполнения ее сжатым воздухом и понизить тем самым собственную частоту вертикальных колебаний амоpтизируемого объекта на пневматической пружине до требуемого значения, которое зависит только от этого объема и, во-вторых, повысить устойчивость кессона при несимметричном распределении масс и воздействии ветровых нагрузок, поскольку перекрытия снизу водонепроницаемым днищем кольцевая полость выполняет роль плавающего в жидкости корабельного понтона, позволяющего в широких пределах менять положение метацентра, от которого зависит остойчивость понтона.
Наличие в полости внутренних стаканов кессона перфорированной диафрагмы, расположенной ниже уровня находящейся на них жидкости, позволяет обеспечить требуемое демпфирование вертикальных колебаний кессона при дросселировании жидкости через отверстия в диафрагме, а выполнение опорной плиты в отдельных случаях со стаканом, телескопически входящим в центральный стакан кессона, позволяет при необходимости исключить возможность появления кренов кессона и обеспечить строгую стабильность его вертикального положения.
Выполнение плит и кессона круглой или овальной формы в плане, а компенсаторов в виде гибкой оболочки позволяет избежать резких изменений формы компенсатора и обеспечить тем самым требуемую гибкость оболочки, снизить турбулентность гидравлических потоков в полостях, а также упростить технологию изготовления и монтажа оболочки.
Оболочка компенсатора располагается выпуклостью вверх в кольцевом зазоре между вертикальными консольными стенками, обрамляющими опорные плиты по их наружному периметру. Это позволяет передать на них нагрузку от радиального гидростатического давления и снизить тем самым растягивающие напряжения в оболочке. При необходимости она может быть подкреплена с наружной стороны радиально расположенными отрезками троса или криволинейными стержнями, имеющими форму поперечного сечения оболочки и закрепленными своими концами на контуре соединяемых опорных элементов. В тех случаях, когда оболочка компенсатора способна выдержать радиальное гидростатическое давление без передачи усилий на обрамляющие стенки (при небольшом гидростатическом давлении или малом диаметре компенсаторов), она может располагаться выпуклостью в радиальном направлении, а необходимость в консольных стенках отпадает.
При выполнении оболочки компенсатора из заготовок листового материала в качестве последнего могут использоваться, например тонкая листовая нержавеющая сталь, резинокордная или синтетическая ткань и другие, в том числе композитные материалы, обладающие необходимой прочностью и гибкостью. Трапецеидальная форма заготовок материала существенно упрощает технологию изготовления оболочки и позволяет производит ее монтаж на месте строительства путем сварки, склейки или соединения заготовок между собой внахлест радиальными швами, усиленными металлическими бандажными лентами. При изготовлении компенсаторов большого диаметра, который может достигать десятков метров, такая технология монтажа не требует привлечения специализированных предприятий промышленности и является практически и единственно возможной. Компенсаторы малого диаметра могут изготавливаться по технологии предприятий резино-технической, в частности шириной промышленности.
Подключение заполненных жидкостью полостей к резервным емкостям и через них к водопроводной сети позволяет не только постоянно поддерживать требуемое гидростатическое давление жидкости, но и своевременно компенсировать ее утечку в случае некачественного изготовления или повреждения оболочки. Это повышает надежность работы устройства без предъявления особо жестких требований к уплотнению соединений и водонепроницаемости полостей, заполненных жидкостью. Снижаются также опасные последствия непредвиденных повреждений компенсаторов, которые в отличие от баллонов высокого давления могут иметь в худшем случае только локальные повреждения в виде проколов оболочки или нарушения уплотнений в местах ее примыкания к плитам. Поскольку отсеки кессона, а также полости между плитами сообщаются между собой, то снижение давления в них при местном нарушении герметичности будет происходить с одинаковым градиентом. Причем, оно будет носить плавный и медленный характер в связи с тем, что оболочка компенсаторов отделена от полостей, заполненных сжатым воздухом, слоем жидкости, которая в силу своей более высокой вязкости обладает малой текучестью. Этот фактор снижает также и ее диффузию через отражающие конструкции. В связи с этим нарушение геометричности в кессоне может привести только к плавному опусканию объекта на опорную плиту, а в полостях между плитами к возрастанию силы трения до значения, определяемого коэффициентом трения смоченных поверхностей плит.
На фиг. 1 представлена в разрезе конструкция амортизирующего устройства для защиты энергоблока атомной электростанции; на фиг. 2 ее план по А А на фиг. 1.
Устройство состоит из расположенной на грунтовом основании фундаментной плиты 1, на которой находится опорная плита 2 с размещаемой на ней опорной конструкцией 3 амортизируемого объекта 4. Смежные поверхности плит имеют форму чередующихся выступов и углублений, зазоры 5 между стенками имеют одинаковую высоту, превышают максимальное горизонтальное перемещение расчетного сейсмического воздействия. Выступы и углубления соприкасаются своими горизонтальными площадками 6, а полости, образованные зазорами 5 и сообщающиеся между собой, заполнены жидкостью, например водой, под избыточным гидростатическим давлением, которое удерживается соединяющим плиты компенсатором 7, расположенным по их периметру и допускающим относительные горизонтальные перемещения плит. При необходимости увеличить силу вязкого трения вместо воды может быть использована жидкость, обладающая более высокими вязкими свойствами.
Для создания в полости 5 избыточного гидростатического давления предусмотрена соединенная с ней основным трубопроводом 8 и постоянно заполненная жидкостью резервная емкость 9, которая подключена к водопроводной сети для поддержания в емкости требуемого уровня жидкости в случае утечки при повреждении компенсатора 7. Основной трубопровод 8 может быть также соединен дополнительным трубопроводом 10 с резервуаром 11, расположенным выше резервной емкости.
На дополнительном трубопроводе 10 имеется клапан 12, а на основном трубопроводе 8 клапан 13, которые позволяют при одновременном открытии первого и закрытии второго повысить давление в полости 5 до значения, при котором сила трения на соприкасающихся участках 6 фундаментной плиты 1 и опорной 2 станет равной нулю.
Находящаяся на плите 2 опорная конструкция 3 выполнена в виде частично плавающего в жидкости, частично опирающегося на слой сжатого воздуха кессона, соединенного с плитой компенсатором 14, который допускает их относительные вертикальные перемещения и удерживает давление в кессонной полости. Кессон состоит из концентрично расположенных стаканов 15, 16 и 17, разделенных перегородками 18 на отсеки. Кольцевой зазор между наружными 15 и ближайшим к нему внутренним стаканом 16 перекрыт снизу днищем 19, исключающим поступление жидкости в полость между ними, а заполненные сжатым воздухом отсеки сообщаются между собой через радиальные отверстия 20, расположенные в стенках стаканов на отметках, превышающих максимальный уровень жидкости в кессоне. Полости между внутренними стаканами перекрыты снизу перфорированной диафрагмой 21, обеспечивающей при дросселировании жидкости через ее отверстия демпфирование вертикальных колебаний. Опорная плита 2 может быть снабжена при необходимости стаканом 22, телескопически входящим в полость центрального стакана 17 кессона. Компенсаторы 7 и 14 располагаются выпуклостью вверх в кольцевых зазорах между наружным стаканом 15 и вертикальными консольными стенками 23 и 24, обрамляющими плиты 1 и 2 по их наружному периметру.
Устройство работает следующим образом.
При горизонтальных колебаниях фундаментной плиты 1, вызванных сейсмическим воздействием, расположенная на ней опорная плита 2 движется в результате ее проскальзывания относительно плиты 1 с меньшими ускорением и скоростью. При этом чем меньше силы сопротивления, возникающие при относительном движении плит, тем интенсивнее снижение этих параметров.
Возможны два основных режима работы амортизирующего устройства. Первый целесообразно использовать для защиты объектов, у которых допустимая по условиям их сейсмоударостойкости сила трения превышает силу ветрового воздействия, способную сдвинуть объект из первоначального проектного положения. В этом случае резервная емкость 9 располагается на высоте, при которой гидростатическое давление жидкости в полости между плитами 5 обеспечивает снижение силы трения до значения меньшего, чем предельно допустимая для объекта инерционная перегрузка, и большего, чем сила ветрового воздействия. Гидростатическое давление в полости сохраняется при этом постоянным как во время повседневной эксплуатации объекта, так и в процессе сейсмического воздействия. Этот режим можно также использовать для амортизации объектов, которые не подвергаются воздействию ветровых нагрузок, например для оборудования, находящегося в закрытых помещениях. Второй режим применяется для защиты объектов, обладающих низким уровнем сейсмоударостойкости и подвергающихся в то же время воздействию интенсивных ветровых нагрузок. В этом случае резервная емкость 9 располагается на небольшой высоте, достаточной для компенсации утечки жидкости из полости 5 между плитами. Требуемое снижение силы трения во время сейсмического воздействия обеспечивается при этом путем одновременного включения с помощью клапана 12 резервуара 11, расположенного выше резервной емкости 9, и отключения последней от полости 5 с помощью клапана 13 основного трубопровода 9. В результате этого в полости 5 создается гидростатическое давление, которое уравновешивает вес опорной плиты 2 с расположенными на ней конструкцией 3 и амортизируемым объектом 4, снижая тем самым до нуля силу трения или выключая ее из процесса взаимодействия плит 1 и 2.
Снижение вертикальной компоненты сейсмического воздействия обеспечивается за счет низкой частоты (большего периода) собственных колебаний амортизируемого объекта, опирающегося на слой сжатого воздуха, выполненного в данном случае роль пневматической пружины малой жесткости. При вертикальных колебаниях фундаментной плиты 1 и расположенной на ней опорной плиты 2 происходит (дополнительное к статическому) сжатие или разрежение воздуха в полостях кессона 3. При небольших относительных изменениях объема воздуха жесткость пневматической пружины будет мала, что и позволяет обеспечить требуемую эффективность снижения сейсмического воздействия. Относительное изменение объема зависит от его начального значения и приращения в процессе колебаний. Необходимое соотношение между ними можно обеспечить за счет соответствующего объема всех полостей кессона, что не представляет в рассматриваемой конструкции больших трудностей и осуществляется подбором соответствующей высоте кессонной полости.
Оценку социальной значимости и технико-экономической эффективности устройства следует, по-видимому, производить с учетом того, что
ежегодно в мире происходят десятки интенсивных землетрясений, в результате которых погибают тысячи людей и наносится экономический ущерб, исчисляемый многими миллиардами долларов, (например, в 1976 г. только в результате трех землетрясений погибло около 700000 человек);
в настоящее время отсутствуют способы, позволяющие прогнозировать землетрясения и производить точную оценку их параметров, необходимых для применения детерминированных методов расчета сооружений, средств их защиты и ожидаемых последствий сейсмических воздействий, вероятностные методы пока не получили должного развития, поскольку разрушительные землетрясения относятся к разряду уникальных событий, для которых еще не накоплен необходимый статический материал;
гарантированное обеспечение эффективной защиты от землетрясений объектов, особенно обладающих низким уровнем сейсмоударостойкости, возможно только на основе амортизирующих устройств, нейтральных к амплитудно-частотному спектру воздействий, которые при землетрясениях носят случайный характер, охватывают широкий диапазон значений своих параметров и не поддаются точному прогнозированию, поэтому устройства должны обладать качествами, позволяющими обеспечить защиту при экспериментальных значениях и самых неблагоприятных сочетаниях параметров сейсмических воздействий, имеющих место при катастрофических, разрушительных землетрясениях.
К таким устройствам можно отнести и заявляемое, поскольку в нем передача защищаемому объекту горизонтальной составляющей сейсмического воздействия осуществляется через регулирующую силу сухого трения, а вертикальной через упругую реакцию сжатого воздуха, позволяющую обеспечить низкую частоту собственных колебаний амоpтизируемого объекта.
Сила сухого трения, являющаяся в данном случае основной причиной передачи горизонтальной составляющей воздействия, зависит только от коэффициента трения и нормального давления между фрикционными поверхностями. Она практически не зависит от амплитудно-частотной характеристики воздействия. Устройство позволяет снизить эту силу до любых значений или полностью исключить ее из процесса взаимодействия основания с объектом на период землетрясения, обеспечив тем самым его эффективную защиту. Устройство позволяет также увеличить период собственных вертикальных колебаний объекта до значений, в несколько раз превышающих период основной разрушительной фазы колебаний основания. Являясь в этом случае своеобразным фильтром для колебаний, обладающих более высокими по сравнению с собственной частотами, оно не пропускает их к защищаемому объекту.
Возможность практической реализации заявленного устройства, обладающего перечисленными выше качествами, подтверждается результатами элементарных расчетных оценок, которые выполнены для наиболее неблагоприятных (предельных) условий его работы. В качестве примера ниже приведены данные, относящиеся к амортизируемому устройству, используемому для защиты от наиболее интенсивных землетрясений энергоблока атомной электростанции, представляющего собой цилиндрическое сооружение диаметром 50 м, высотой 60 м и весом 70000 т. В этом случае максимальное гидростатическое давление в полостях между плитами и в кессоне состоит около 35 т/м2, а усилие, приходящееся на один погонный сантиметр поперечного сечения оболочки компенсаторов, удерживающих его давление и расположенных выпуклостью вверх в кольцевом зазоре шириной 0,5 между консольными стенками, обрамляющими плиты, не более 100 кг/см. При таком усилии растягивание напряжения в материале оболочки толщиной, например 2 мм, составляет около 500 кг/см2, что в несколько раз ниже допустимых для сталей и вполне приемлемо для резинокордных и синтетических тканей.
Формула изобретения: 1. Амортизирующее устройство для защиты объектов от сейсмических воздействий, содержащее фундаментную плиту, на которой расположена опорная плита с находящейся на ней опорной конструкцией амортизируемого объекта, отличающееся тем, что смежные поверхности плит имеют форму, при которой на некоторых ее участках плиты соприкасаются, а на других выполнены с зазором в виде полостей, заполненных жидкостью, например водой, находящейся под избыточным гидростатическим давлением, которое удерживается соединяющим плиты компенсатором, допускающим их относительные горизонтальные перемещения, а находящаяся на плите опорная конструкция амортизируемого объекта выполнена в виде частично плавающего в жидкости и частично опирающегося на слой сжатого воздуха кессона, состоящего не менее чем из двух концентрично расположенных стаканов, причем кольцевой зазор между наружным и ближайшим к нему внутренним стаканами перекрыт снизу водонепроницаемым днищем, соединенным по своему наружному периметру с опорной плитой компенсатором, допускающим их относительные вертикальные перемещения и удерживающим в кессонной полости давление сжатого воздуха, а заполненные жидкостью полости между плитами и нижняя часть кессонной полости соединены трубопроводами с резервными емкостями, расположенными выше соответствующих полостей.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смежные поверхности плит имеют форму чередующихся выступов и углублений одинаковой высоты, горизонтальный зазор между стенками которых превышает максимальное значение ожидаемых относительных перемещений плит.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к основному трубопроводу, соединяющему полость между плитами с резервной емкостью, подсоединен дополнительным трубопроводом резервуар, расположенный выше резервной емкости.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что основной и дополнительный трубопроводы снабжены клапанами, пропускающими жидкость только в направлении полостей.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стаканы кессона разделены перегородками на отсеки, которые заполнены сжатым воздухом и сообщаются между собой через отверстия, расположенные в стенках стаканов выше уровня жидкости в кессоне.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние стаканы кессона перекрыты перфорированной диафрагмой, расположенной ниже уровня жидкости в кессоне.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорная плита имеет стакан, телескопически входящий в центральный стакан кессона.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фундаментная и опорная плиты, а также расположенный на последней кессон имеют круговую или овальную форму в плане, а компенсаторы выполнены в виде гибких торообразных оболочек, имеющих своими образующими полуокружность и направляющими линиями горизонтальные проекции внешнего контура соединяемых между собой компенсаторами соответственно фундаментной и опорной плит, а также опорной плиты и кессона.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оболочки компенсаторов расположены выпуклостью вверх в зазорах между вертикальными консольными стенками, обрамляющими по наружному периметру соответственно фундаментную и опорную плиты, а также опорную плиту и кессон.
10. Устройство по пп. 1 и 8, отличающееся тем, что оболочка компенсатора выполнена из заготовок листового материала, имеющих форму равнобедренных трапеций.