Результат интеллектуальной деятельности: СЕЙСМОСТОЙКАЯ КИРПИЧНАЯ СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ

Изобретение относится к строительству в сейсмоопасных районах зданий и сооружений.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сейсмостойкая кирпичная панель с перевязкой в полкирпича из кирпичей на растворе, имеющих отверстия посредине ширины на четверти длины от торцов кирпича, в которые пропущены демпфирующие стержни, зафиксированные на прижимной пластине гайками [патент на полезную модель РФ №118331 - прототип].

Конструкция этой кирпичной панели обладает следующими недостатками. Ввиду повышенной жесткости и отсутствия эффективных демпфирующих многослойных элементов стержни являются волноводами механических колебаний, что не только в условиях сейсмической опасности, но и при транспортных нагрузках ведет к разрушению панели.

Технически достижимый результат - повышение сейсмостойкости кирпичной стеновой панели путем увеличения демпфирования.

Это достигается тем, что в сейсмостойкой кирпичной стеновой панели, содержащей кирпичную кладку из кирпичей с отверстиями посредине ширины и на одной четверти длины от торцов кирпича, уложенных на растворе с совмещением отверстий в каналы, и арматурные стержни, пропущенные через каналы с жестким закреплением их на торцах, посредством плоских упоров по толщине, равных толщине растворного шва, а в каналах у торцов панели размещены слои вибродемпфирующего материала П-образного типа, воспринимающие пространственную вибрацию, арматурные стержни выполнены демпфирующими, а каждый из них представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, при этом плотность вибродемпфирующего слоя меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента, причем слои вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа и воспринимающие пространственную вибрацию, выполнены из измельченных изношенных автопокрышек на связке в виде резинового клея, жидкого стекла или полимерного связующего, а через каждые 8-10 рядов уложенных на растворе кирпичей привариваются жесткие упоры, а демпфирующие стержни удлиняются с применением сварки, причем в каналы средней зоны заливается раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин для образования более жестких зон, а арматурные стержни выполнены демпфирующими, и каждый из них представляет собой коаксиально расположенные цилиндрические обечайки, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя центральная полость заполнена песком, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек.

На фиг.1 изображен кирпич (несущий элемент) в аксонометрии с двумя отверстиями, на фиг.2 - сейсмостойкая кирпичная стеновая панель, вид в плане, на фиг.3 - схема демпфирующего стержня кирпичной стеновой панели, на фиг.4 - вариант выполнения арматурных стержней в виде набора чередующихся цилиндрических обечаек и трубчатых демпфирующих элементов.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель (фиг.2) выполнена из кирпичей 1 (фиг.1) с двумя отверстиями 2 посредине ширины и на одной четверти длины от торцов кирпича. В совмещенные отверстия 2 кирпичей 1 помещены демпфирующие (арматурные) стержни 3 (фиг.3), на торцах которых жестко закреплены плоские упоры 5 по толщине, равные толщине растворного шва 4.

Каждый из демпфирующих (арматурных) стержней 3 представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены (например, посредством сварки) плоские жесткие упоры 5, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, причем плотность вибродемпфирующего слоя должна быть меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента. В случае, если плотности вибродемпфирующего слоя и внешней цилиндрической обечайки будут равны, то демпфирующий элемент 3 потеряет свойства гасить вибрации, что недопустимо.

Для повышения эффективности гашения ударных нагрузок и вибрации в каналах, предназначенных для размещения слоя строительного раствора 4, у торцов панели (и сбоку) размещают слои 7 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа, воспринимающие пространственную вибрацию и выполненные, например, из измельченных покрышек пневматиков (изношенных автопокрышек) на связке (резиновый клей, жидкое стекло, полимерное связующее). После достижения запроектированной высоты панели для усадки слоев вибродемпфирующего материала 7 по времени, делают выдержку и приваривают последние жесткие упоры 5. Оставшийся промежуток (щель) заделывают обычным способом.

В качестве кирпичей (несущих элементов) могут быть применены не только керамические кирпичи, но также (кирпичи) несущие элементы из синтетических материалов, дерева с пропиткой, полые кирпичи, заполненные легкими виброизолирующими и виброгасящими материалами (на чертеже не показано).

Возможен вариант выполнения арматурных стержней в виде набора чередующихся цилиндрических обечаек 3 и 6 (фиг.4) и трубчатых демпфирующих элементов 9, количество которых подбирается с учетом требуемого демпфирования, зависящего от уровня сейсмозащищенности объекта.

Арматурные стержни выполнены демпфирующими, и каждый из них представляет собой коаксиально расположенные цилиндрические обечайки 3 и 6, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы 9 из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры 5, а внутренняя центральная полость 8 заполнена песком, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек 3 и 6.

Возможен вариант выполнения демпфирующих (арматурных) стержней 3, когда их внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, плотность которого меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента, при этом в качестве вибродемпфирующего материала используется крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 0,5…2,0 мм, залитая эластомером, например полиуретаном.

Возможен вариант, когда между коаксиально расположенными цилиндрическими обечайками 3 и 6 расположены трубчатые демпфирующие элементы 9 из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры 5, а внутренняя центральная полость 8 заполнена крошкой из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим» с размером фракций крошки 0,5…2,0 мм, залитой эластомером, например полиуретаном, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек 3 и 6.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель монтируется и осуществляет виброизоляцию следующим образом.

На фундамент (на чертеже не показано) между колоннами наносят слой строительного раствора 4. На строительный раствор устанавливают в виде полос плоские жесткие упоры 5 с приваренными к ним вертикально демпфирующими стержнями 3 длиной 1000 мм и диаметром, например, 16 мм, если диаметр отверстия 2 кирпича равен 20 мм, например, на кирпиче размером 70х120х250 мм. Через каждые 8-10 рядов уложенных на растворе кирпичей 1 привариваются жесткие упоры 5, а демпфирующие стержни 3 удлиняются с применением сварки. В целях экономии арматуры в каналах средней зоны может заливаться раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин (изношенных) для образования более жестких зон.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель в динамике обладает следующими особенностями.

Более короткие демпфирующие стержни 3 арматуры не являются волноводами механических колебаний, так как распространению колебаний препятствуют, во-первых, узлы сварки с жесткими упорами 5, а во-вторых, слои 6 вибродемпфирующего материала, расположенные в самих демпфирующих стержнях 3. При подходе волн механических колебаний к панели извне их встречает вибродемпфирующий материал, в слоях 7, размещенных в каналах у торцов панели, и гасит, препятствуя их проникновению к средней зоне. Между слоем строительного раствора 4 и поверхностями жестких упоров 5, а также кирпичами 1 происходит бесконечно убывающее отражение волн механических колебаний.

По сравнению с конструкцией прототипа предлагаемая сейсмостойкая панель обладает следующими преимуществами: расширен диапазон гашения колебаний механических воздействий за счет комплексных конструктивных особенностей: более коротких арматурных стержней 3 и наличия в их полостях 6 вибродемпфирующего материала, а также слоев 7 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненных П-образного типа и экономно размещенных по периметру панели.

Кроме того, возможна стыковка панелей сваркой выпусков плоских жестких упоров 5.

Монтаж балок для полов осуществляется сваркой П-образных накладок на кирпич (на чертеже не показано), одновременно выполняющих функцию упоров 5, жестко соединенных с арматурным стержнем 3. Стыковка панелей осуществляется сваркой выпусков плоских жестких упоров 5 (на чертеже не показано).

Монтаж балок для полов, крепление трубопроводов, кабелей производится сваркой их креплений к П-образным поперечным накладкам на кирпич, одновременно выполняющим функцию жестких упоров 5, жестко соединенных с арматурным стержнем 3.

Сейсмостойкая панель может быть применена при строительстве кузовов транспортных средств путем использования кирпичей из легких и прочных материалов, дерева с пропиткой, пластмасс, синтетических смесей, микропористых материалов.