Министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан ўзбекистон республикаси

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩИХ ФУНДАМЕНТОВ С 
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЛОИСТЫХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ОПОР 
к.т.н Б.Т.Ибрагимов (ВТШПБ МВД РУз) 
 
Как было отмечено выше, одним из наиболее эффективных, но трудоемких и технически 
сложных систем сейсмоизоляции является использование резинометаллических опор из-за их 
горючести. Они нашли широкое применение при конструировании сейсмостойких опор 
мостов, а затем с некоторой доработкой для сейсмоизоляции зданий стали применяться опоры 
системы GAPEС. Они имеют слоистую конструкцию.
Для предотвращения чрезмерной осадки зданий и сооружений под нагрузкой от 
собственного веса, опоры делают жесткими в вертикальной плоскости. В то же время, они 
обладают малой жесткостью в горизонтальной плоскости ( в 100 раз меньше, чем в 
вертикальной), чтобы обеспечить возможность упругого бокового перемещения. Опоры 
подобного типа обладают высокой прочностью при сжатии, растяжении и кручении, благодаря 
упругим свойствам неопрена. В результате ряда принятых мер, срок службы опоры по данным 
авторов этой конструкции приблизительно равен 50 годам. Данный тип сейсмоизолирующих 
опор был использован при строительстве школьного трехэтажного здания размером в плане 
77,7 х 30,5 м. в городе Ламбеек (Франция). Система сейсмозащиты предусматривала 
устройство 152 сейсмоизоляторов. Похожие опоры разработаны специалистами в Новой 
Зеландии.
В Японии фирмой «Юнитика» осуществлено строительство и испытано на вибрационные 
нагрузки 
экспериментальное 
здание 
с 
сейсмоизолирующими 
слоистыми 
резинометаллическими опорами. Наземные конструкции здания опираются на шесть опор и на 
два дополнительных амортизирующих устройства с упорами. В результате землетрясения в 
городе Ятие (Япония) в 1983 г., при котором амплитуда колебаний грунта достигала 20 см., 
внутри здания не было обнаружено никаких повреждений. Инженерное оборудование не 
пострадало, при этом зарегистрированы значительные повреждения сейсмоизолирующих опор. 
По мнению специалистов Японии, данные опоры снижают сейсмические ускорения в 3-5 раз. 
Опорные элементы устанавливают под каждой колонной или в местах пересечения несущих 
стен здания. Все основные элементы располагаются в пространстве между двумя 
горизонтальными плоскостями, конструктивное решение которых может быть различным. 
Верхняя плоскость образуется при помощи плиты перекрытия первого этажа и представляет 
собой сплошную железобетонную плиту. Нижняя плоскость образована сплошной 
фундаментной плитой или отдельно стоящими опорами, неизменное расстояние между 
которыми во время сейсмического воздействия, обеспечивается жесткими соединительными 
фундаментными балками. При наличии под первым этажом подвального помещения, опорные 
элементы устанавливаются на капители колонн подземной части здания, которые соединены 
между собой жесткими фундаментными балками, для снижения взаимных перемещений плит 
при низкочастотных воздействиях. Параллельно с СЭО устанавливают различные 
упругопластические устройства. В случае сейсмической перегрузки, для погашения 
значительных относительных смещений объекта, около каждого опорного элемента 
устанавливают упоры-ограничители (с зазорами).
Железобетонные упоры-ограничители рассчитаны на восприятие полной статической 
нагрузки от здания или сооружения. Для предотвращения возможности отрыва объекта от 
фундамента и защиты СЭО от вертикальной выдергивающей силы, предусматриваются 
упругие ограничители вертикальных перемещений. Следует отметить, что применение 
резинометаллических опор предполагает значительные боковые перемещения под действием 
сейсмической нагрузки. С другой стороны, это вызывает необходимость специального 
обеспечения коммуникаций между подземной и надземной частями объекта. При сейсмических 
воздействиях, эти связи разрушаются и, в дальнейшем, должны восстанавливаться. Учитывая 
хорошие сейсмоизолирующие свойства резинометаллических опор, а также имеющийся 
положительный опыт эксплуатации данных опор на ряде объектов в разных странах, можно 
предположить, что при некотором совершенствовании их конструкций, они найдут достаточно 
широкое применение в системах сейсмоизоляции объектов различного функционального 
назначения. 
В настоящее время, к существенным недостаткам этих систем следует отнести довольно 
высокую сложность (с точки зрения технологии сейсмостойкого строительства) изготовления 

---

212 
таких опор. Здесь же следует отметить большое количество опор, необходимых под один 
объект, а также повышенную чувствительность системы к низкочастотным колебаниям.
В качестве опор сухого трения применяют скользящие опоры из пластин фторопласта и 
шлифованной нержавеющей стали. Основной характеристикой слоистых эластомерных опор 
является их большая жесткость в вертикальном направлении и сравнительно малая в 
горизонтальном направлении и при кручении. Это обеспечивается тем, что чередование в 
конструкции опор стальных пластин и слоев каучука ограничивает податливость СЭО в 
вертикальном направлении, но не влияет на горизонтальную податливость. Жесткость СЭО в 
вертикальном направлении, примерно в 10-20 раз меньше жесткости колонн первого этажа. В 
горизонтальном направлении жесткость СЭО примерно в 200 раз меньше жесткости колонн 
первого этажа. 
Сооружение в зависимости от величин горизонтальных сейсмических сил, работает 
следующим образом: при ветровых нагрузках и землетрясениях малой интенсивности (0,15-
0,20 g), силы трения покоя скользящего контакта превышают действующие на ростверк усилия. 
При этом, проскальзывания ростверка относительно нижней фундаментной плиты не 
происходит, сооружение колеблется как единое целое и на резиновые амортизаторы нагрузка 
не действует. Причем, это наблюдается вне зависимости от этажности здания или сооружения: 
-при сейсмических воздействиях повышенной интенсивности (свыше 0,25g), силы трения 
покоя меньше или равны усилиям, действующим на ростверк. В этом случае происходит 
проскальзывание ростверка относительно нижней фундаментной плиты в горизонтальном 
направлении, после чего сооружение останется в состоянии покоя с некоторым сдвигом, 
относительно первоначального положения. Опоры сухого трения не позволяют снизить эффект 
вертикального сейсмического воздействия. Более того, вертикальное движение поверхности 
земли может привести к неоднородному распределению вертикальных нагрузок на опоры 
сухого трения, и вызвать изменение сил трения, что влияет на величину проскальзывания в 
горизонтальном направлении 
3
.
Сооружения ядерной установки опираются на общую верхнюю плиту. На каждой 
столбчатой опоре размещено 3-8 неопреновых блоков. Причем размеры сечения столбчатой 
опоры зависят от количества размещаемых блоков. Обычно на 600 опорах размещаются около 
2000 неопреновых блоков. Над неопреновым блоком расположены две фрикционные пластины, 
способные перемещаться одна относительно другой с коэффициентом трения в пределах 0,15-
0,25, не зависящим от скорости смещения и величины воздействующей на них нагрузки. 
Верхняя пластина (выполненная из нержавеющей стали) связана с верхней плитой, а нижняя 
(выполненная из бронзы с добавлением свинца) связана с неопреновым блоком. 
Фрикционно-эластомерные блоки обладают определенными характеристиками: 
-выдерживают не менее 10 «сдвигов» при скорости от 0,1 до 1,0 м/с без нарушения 
гладкой поверхности; 
-воспринимают динамическую сжимающую нагрузку до 15 МПа; 
-работают без дополнительных защитных устройств в условиях высокой влажности, 
запыленности и широкого диапазона температур.
Подводя итоги, следует обратить внимание, что при достаточном количестве 
вышеописанных блоков, размещенных над верхней плитой, преобладающей в горизонтальном 
направлении является частота колебаний 1 Гц. При слабом сейсмическом воздействии, когда 
горизонтальная нагрузка на опорную часть не превышает сил трения, система работает упруго. 
В случае возрастания ускорения, деформация неопреновых блоков сопровождается 
проскальзыванием верхней плиты относительно нижней.
Применение слоистых эластомерных опор предполагает смещение при низкочастотных 
сейсмических воздействиях. Для снижения взаимных смещений параллельно «периметра» 
объекта устанавливались различные устройства поглощения энергии. 
Литература:
1. Васюнкин А.Н, Бобров Ф.В. Экспериментальные исследования зданий на опорах в форме 
эллипсоидов вращения //Сейсмостойкое строительство. Реф.информ. ЦИНИС. Сер.14. – М.: 
– 1976. Вып.4.
2. Григорьева И.И. Оценка сейсмостойкости здания с подвешенным перекрытием с узлами 
сухого трения // Строительная механика и расчет сооружений. – 1982. – №6 . 
3. Глушак Б.Л. Исследование прочности материалов при динамических нагрузках. - Киев: 
Будiвельник.
4. Гусев А.С. Расчет конструкций при случайных воздействиях. - Томск: ТПИ, 2004.
3
Коваленко Е.И. Секреты сейсмостойкости. «Российская газета» № 172, 2005, с. 3

---

213