Сейсмоизоляция зданий и сооружений с помощью эластомерных блоков

Abstract

Рассматривается основная концепция вибросейсмоизоляции тяжёлых горных машин, зданий и сооружений на основе использования резиновых сейсмоблоков (РСБ). Концепция сейсмической изоляции сооружений является весьма актуальной. В Японии, Новой Зеландии, Франции, Греции, Англии, США и ряде других стран она успешно использована для защиты от землетрясений таких важных сооружений как атомные электростанции, школы, мосты, музеи, административные и жилые здания. Наибольшее распространение получили сейсмоизоляционные системы, включающие резиновые блоки и механические предохранители. В этих же странах опубликованы и основные научные статьи без приведения аналитических расчётов и технологических особенностей изготовления элементов. В Украине концепция развивалась двумя путями: разработка сейсмоизоляционных блоков для защиты от землетрясений жилых зданий; разработка виброизоляционных блоков для защиты от вибраций тяжёлого оборудования (вес до 300 т, использовано в России, Украине) и жилых зданий. Для практического применения систем сейсмоизоляции зданий Институтом геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины и ГП НИИСК были выполнены экспериментальные исследования для обоснования параметров РСБ, запатентованы их конструкции, разработана конструкторская документация и изготовлены экспериментальные образцы трёх типов резинометаллических сейсмозащитных блоков диаметром 400 мм и 500 мм и общей высотой резинового слоя: 2×120 мм, 2×70 мм и 2×50 мм. Изложены результаты статических и динамических испытаний параметрического ряда РСБ для защиты жилых зданий от вибраций. Рассматривается конструкция сваи с виброизолирующими резиновыми опорами. Разработанные и испытанные конструкции РСБ были использованы для виброзащиты от поездов метрополитена и автотранспорта жилых домов в г. Киеве: 10-секционного 10-этажного жилого дома по ул. Киквидзе и двухсекционного 27-этажного дома по Оболонскому проспекту. Вибросейсмоизоляция с помощью РСБ обеспечивает собственную частоту колебаний здания в горизонтальной плоскости менее 1 Гц, что соответствует требованиям ДБН и Еврокода 8 к проектированию систем сейсмоизоляции зданий.

Розглядається основна концепція вібросейсмоізоляції важких гірських машин, будівель і споруд на основі використання гумових сейсмоблоків (РСБ). Концепція сейсмічної ізоляції споруд є досить актуальною. В Японії, Нової Зеландії, Франції, Греції, Англії, США і низці інших країн вона успішно використана для захисту від землетрусів таких важливих споруд як атомні електростанції, школи, мости, музеї, адміністративні і житлові будівлі. Найбільшого поширення набули сейсмоізоляційні системи, що включають гумові блоки і механічні запобіжники. У цих же країнах опубліковані і основні наукові статті без приведення аналітичних розрахунків і технологічних особливостей виготовлення елементів. В Україні концепція розвивалася двома шляхами: розробка сейсмоізоляційних блоків для захисту від землетрусів житлових будинків; розробка віброізоляційних блоків для захисту від вібрацій важкого устаткування (вага до 300 т, використано в Росії, Україні) та житлових будівель. Для практичного застосування систем сейсмоізоляції будівель Інститутом геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України та ДП НДІБК були виконані експериментальні дослідження для обґрунтування параметрів РСБ, запатентовані їх конструкції, розроблено конструкторську документацію та виготовлено експериментальні зразки трьох типів гумовосейсмічних захисних блоків діаметром 400 мм і 500 мм і загальною висотою гумового шару: 2×120 мм, 2×70 мм і 2×50 мм. Викладено результати статичних і динамічних випробувань параметричного ряду РСБ для захисту житлових будинків від вібрацій. Розглядається конструкція палі з віброізолюючий гумовими опорами. Розроблені і випробувані конструкції РСБ були використані для віброзахисту від поїздів метрополітену та автотранспорту житлових будинків в м Києві: 10-секційного 10-поверхового житлового будинку по вул. Кіквідзе і двохсекційного 27-поверхового будинку по Оболонському проспекту. Вібросейсмоізоляція за допомогою РСБ забезпечує власну частоту коливань будівлі в горизонтальній площині менше 1 Гц, що відповідає вимогам ДБН та єврокодів 8 до проектування систем сейсмоізоляції будівель.

The basic concept of vibroseismic isolation of heavy mining machines, buildings and structures is considered in view of the rubber seismic blocks (RSB) use. The concept of seismic insulation of structures is very relevant. In Japan, New Zealand, France, Greece, England, the USA and in number of other countries, it is successfully used for protecting against earthquakes such important facilities as nuclear power plants, schools, bridges, museums, administrative and residential buildings. The most widespread are seismic isolation systems, including rubber blocks and mechanical protectors. In the countries above, the main scientific articles were published, however, without any analytical calculations and technological specificities of the element manufacture. In Ukraine, the concept was developed in two directions: designing of seismic isolation blocks for protection of residential buildings against earthquakes; and designing of vibration isolation blocks for protection against heavy equipment (with weight up to 300 tons being in use in Russia, Ukraine) and structures vibration. With the view of practical application of the seismic isolation systems in buildings, the N.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under National Academy of Science of Ukraine and the state-owned enterprise NIISK conducted experimental studies the objectives of which were to: substantiate the RSB parameters; patent the blocks design; work out the design documentation; and manufacture experimental samples of three types of the seismic rubber blocks with diameters 400 mm and 500 mm and total height of the rubber layer: 2×120 mm, 2×70 mm and 2×50 mm. The results of static and dynamic tests of the RSB parametric series for protection of residential buildings against vibrations are presented. Studyi of a design of the pile with vibration-proof rubber supports is in the process. The designed and tested structures of the RSBs were used for protection of the following residential buildings in the city of Kiev: the 10-section 10-storey residential building in the Kikvidze street and the two-section 27-storey building in the Obolonsky avenue – against vibrations caused by motor vehicles and underground trains. The vibroseismic insulation with the RSBs creates natural frequency of the building horizontal oscillation less than 1 Hz, which corresponds to the requirements of the State Construction Regulations and Eurocode 8 concerning the design of seismic insulation systems for the buildings.