Исследование сейcмоопоры кинематического типа

DOI: 10.37153/2618-9283-2026-3-64-79

Авторы:  
Рубрики:    Сейсмозащита и сейсмоизоляция зданий и сооружений   
Ключевые слова: кинематическая сейсмоопора, циклоидальная лунка, сферическая лунка, сейсмовоздействие, сейсмоизоляция
Аннотация:

Введение. Проблема разработки и выбора систем и технологий сейсмозащиты зданий и сооружений актуальна и объясняется постоянной сейсмической активностью в различных районах Земли. Приводится описание и исследование новой конструкции кинематических опор здания. Новизна заключается в применении циклоидальных лунок в нижней части сейсмоопоры.
Цель. Разработать и исследовать конструкцию сейсмоопоры, способную функционировать в двух режимах: сейсмоизоляции и сейсмокомпенсации. Получить уравнения движения и амплитудно-частотные характеристики сейсмоопоры. Исследовать наиболее оптимальную для сейсмоизоляции форму лунки.
Материалы и методы. Приведен подробный анализ устройств с использованием технологий сейсмозащиты на основе гравитационной восстанавливающей силы, которая признана наилучшим решением проблемы. Динамика сейсмоопоры исследована с применением уравнений Лагранжа 2-го рода. Эффективность сейсмоопоры исследована на основе амплитудно-частотных характеристик, рассчитанных с применением энергетического метода.
Результаты. Опоры между зданием и фундаментом наиболее уязвимы при сейсмических нагрузках. Предложенная конструкция сейсмоопоры обеспечивает режимы сейсмоизоляции и сейсмокомпенсации. В работе исследован режим сейсмоизоляции: описаны конструкция сейсмоопоры и уравнения движения узла «фундамент–опора–здание», построены АЧХ для трех вариантов исполнения (с верхней сферической, верхней циклоидальной и комбинированной верхней/нижней циклоидальными лунками).
Выводы. В результате исследований получены амплитудно-частотные характеристики кинематических опор. Эти данные позволяют обоснованно определить радиус шара в опоре и установить область их эффективного применения в конструкциях многоэтажного каркасного здания. Расчеты показывают, что каждая из рассмотренных лунок имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при проектировании системы сейсмокомпенсации.

Список литературы:

1. Белаш Т.А. Нетрадиционные способы сейсмозащиты транспортных зданий и сооружений: монография. М. 2017. 175 с.
2. Назин В.В. Фундамент сейсмостойкого здания. А.с. 344094 [СССР]. Опубл. 08.05.70, No 1437104/29-14, опубл. в Б.И., 1971, No21 МКИ Е04Н 9/02, E02D 27/34, УДК 699.841 (088.9).
3. Назин В.В. Многоэтажное сейсмостойкое здание. А.с. No 545737. Опубл. 05.02.77 МПК Е04Н 9/02, E02D 27/34, УДК 699.841; 624.159.14 (088.8).
4. Назин В.В. Многоэтажное сейсмостойкое здание. А.с. No 554388. Опубл. 15.04.77 МПК Е04Н 9/02.
5. Назин В.В., Зеленский Г.А. Фундамент сейсмостойкого здания. А.с. No 618488. Опубл. 28.03.77 МПК Е04Н 9/02, E02D 27/34.
6. Нейбург Э.В. Сейсмостойкое каркасное здание. А.с. No 665074. Опубл. 30.05.76 МПК Е04Н 9/02.
7. Уздин А.М., Сандович Т.А., Аль-Насер-Мохомад Самх Амин. Основы теории сей-смостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. СПб. 1993. 176 с.
8. Уздин А.М., Долгая А.А. Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизоли-рующих фундаментов. М.: ВНИИНТПИ. 1997. 76 с.
9. Черепинский Ю.Д., Жунусов Т.Ж., Дроздюк В.Н., Латышев Л.А., Селиванов Н.П. Сейсмостойкое здание, сооружение. Патент на изобретение RU 2005156 C1, 30.12.1993. Заявка No 05062377 от 05.10.1992.
10. Черепинский Ю.Д. Сравнительный анализ сейсмоизолирующих фундаментов опор-ного типа // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2004. № 5. С. 51.
11. Черепинский Ю.Д. Сейсмоизоляция зданий. Строительство на кинематических фундаментах (сборник статей). М. 2009. 54 с.
12. Черепинский Ю.Д., Мажиев Х.Н., Батаев Д.К.С., Бекузарова С.А. Способ регулиро-вания сейсмической нагрузки на здания и сооружения. Патент на изобретение RU 2456421 C2, 20.07.2012. Заявка No 2010125529/03 от 21.06.2010.
13. Тяпин А.Г. Свободные колебания жесткой кинематической опоры Ю.Д. Черепин-ского // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 2. С. 18–31. DOI: 10.37153/2618-9283-2020-2-18-31.
14. Тяпин А.Г. Плоские колебания жесткого сооружения на кинематических опорах Ю.Д. Черепинского // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 3. С. 5–18. DOI 10.37153/2618-9283-2020-3-5-18.
15. Курзанов А.В. Натурные исследования трехэтажного фрагмента и пятиэтажного здания на сейсмоизолирующих опорах / А.В. Курзанов, А.М. Ахмедов // Экспресс-информация ВНИИИС. Сер.14. Сейсмостойкое строительство. 1994. Вып. 2 – 3. С. 24 – 32.
16. Тяпин А.Г. Плоские колебания жесткого сооружения на кинематических опорах: общий случай геометрии // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 4. С. 41–54. DOI 10.37153/2618-9283-2020-4-41-54.
17. Тяпин А.Г. Уравнение плоских колебаний жесткого сооружения на кинематических опорах А.М. Курзанова // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 5. С. 19–31. DOI 10.37153/2618-9283-2020-5-19-31.
18. Тяпин А.Г. Плоские колебания жесткого сооружения на кинематических опорах А.М. Курзанова // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 6. С. 27–38. DOI 10.37153/2618-9283-2020-6-27-38.
19. Коузак С.Н. Конструкции кинематических фундаментов в сейсмостойком строи-тельстве зданий и сооружений на территории арабских стран. Дисс…к.т.н. по н.с. 05.23.01. Петербургский государственный университет путей сообщения, 1995.
20. Курзанов А.М., Семенов С.Ю. Трубобетонная сейсмоизолирующая опора. Патент No 2011 126 415, МПК F02D 27/00, Опубл. 10.01.2013.
21. Кириллов А.М., Сухарев Ф.И., Иваненко Н.А., Семенов С.Ю. Сейсмоизолирующие опоры Курзанова–Семенова: теория и эксперимент // Вестник Евразийской науки. 2024. Т.16. Вып. 4. https://esj.today/PDF/72SAVN424.pdf.
22. Сухарев Ф.И., Иваненко Н.А., Семенов С.Ю. Реакция здания с кинематической си-стемой сейсмоизоляции на ветровое воздействие и ее анализ средствами Лира-САПР // Инженерный вестник Дона. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2021/6794. 2019.
23. Кириллов А.М., Сухарев Ф.И., Семенов С.Ю., Иваненко Н.А. Исследование движе-ния суперструктуры при сейсмическом воздействии // Вестник Евразийской науки. 2025. Т. 17. № 1. https://esj.today/PDF/11SAVN125.pdf.
24. Тарасов В.А., Барановский М.Ю. и др. Системы сейсмоизоляции // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2016. № 4(43). С. 117–140.
25. https://www.oiles.co.jp/en/products/damping_isolation/building/fps/
26. Ikuo Tatemichi, Mamoru Kawaguchi, Masary Abe. A Study on Pendulum Seismic Isola-tors for Higt-Rise Buildings. CTBUH 2004 Seoul Conference, October 10–13, Seoul, Korea.
27. Burtseva O.A., Tkachev A.N., Chipko S.A. Roller Seismic Impact Oscillation Nentraliza-tion System for High-Rise Buildings. Procedia Engineering, 2015, vol. 129: International Con-ference on Industrial Engineering (ICIE 2015), pp. 259 – 265. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.046.
28. Бурцева О.А., Чипко С.А., Абуладзе Н.Р. Пассивная система виброкомпенсации вы-сотного сооружения // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017. № 5. С. 59–63. DOI 10.37153/2618-9283-2017-5-59-63.
29. Чипко С.А., Бурцева О.А., Абуладзе Н.Р. Сравнение эффективности опорных по-верхностей в кинематической системе виброизоляции высотных сооружений // Строи-тельство и архитектура. 2020. № 3. с. 5–11. DOI: 10.29039/2308-0191-2020-8-3-5-11.
30. Патент на изобретение RU 2693064 С1 Российская Федерация, МП E02D 27/34. Устройство компенсации колебаний высотных сооружений / Бурцева О.А., Чипко С.А., Абуладзе Н.Р.; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова» – No 2018136670; заявл. 17.10.2018; опубл. 01.07.2019 г., Бюл. No 19. – 5 с.: ил.