Dreipunktlagerung von Bauwerken, Maschinen od. dgl. Die Erfindung
betrifft eine Dreipunktlagerung von Bauwerken, Maschinen od. dgl., insbesondere
in Erdbeben- oder Bergschadensgebieten, mit drei voneinander getrennten Grundplatten,
auf denen je ein kugelbewegliches Lager angeordnet ist, wobei außerdem eine
horizontale Verschiebungsmöglichkeit des Bauwerks vorgesehen ist.Three-point mounting of buildings, machines or the like. The invention relates to a three-point mounting of buildings, machines or the like, especially in earthquake or mountain damage areas, with three separate base plates, on each of which a spherical bearing is arranged, with the possibility of horizontal displacement of the structure is provided.
Solche Lagerungen bezwecken, das Bauwerk od. dgl. vor Zerstörung durch
Erdbewegungen. dadurch zu schützen, daß es diesen ausweichen kann, sie können aber
auch dazu dienen, Temperaturveränderungen unschädlich zu machen. Eine bekannte Anordnung
sieht vor, daß das Bauwerk mit drei an seiner Unterseite befestigten konkaven Lagerschalen
auf kugeligen Enden von drei auf getrennten Fundamentblöcken befestigten Tragbolzen
ruht. Da die drei Lagerschalen nur wenig größer als die Bolzenenden sowie sehr flach
sind, würden bei größerer Veränderung der Abstände der drei Fundamentblöcke, welche
neben wellenförtniger Bodenbewegung bei Erdbeben vorkommt, die Bolzenenden aus den
Lagerschalen herauskommen, das Bauwerk könnte sich dann drehen, verschieben und
von dieser Lagerung abfallen. Bei einer anderen Anordnung werden große Stahlkugeln
zwischen je zwei konkaven Lagerschalen von größerem Radius als dem der Kugeln
verwendet, auf denen das Bauwerk hin- und herpendeln kann. Abgesehen von nur beschränkter
horizontaler Beweglichkeit sind wegen der Punktberührung bei schweren Bauwerken
viele solcher Lacer sowie ein sich unter dem ganzen Bauwerk erstreckendes, starkes
und daher teures Fundament nötig. Das Problem, Erdbewegunggen zu widerstehen, ist
sozusa-en nur vom Bauwerk auf das Fundament verlagert, aber nicht gelöst.The purpose of such bearings is to protect the structure or the like from being destroyed by earth movements. to protect by the fact that it can avoid them, but they can also serve to render temperature changes harmless. A known arrangement provides that the structure rests with three concave bearing shells attached to its underside on spherical ends of three support bolts attached to separate foundation blocks. Since the three bearing shells are only slightly larger than the ends of the bolts and are very flat, if the spacing of the three foundation blocks were to change significantly, which occurs in addition to undulating ground movement during earthquakes, the ends of the bolts would come out of the bearing shells, and the structure could then turn, shift and move away this storage fall off. In another arrangement, big steel balls between two concave bearing shells are of greater radius than that of the balls used on which the building can be moved back and commute. Apart from only limited horizontal mobility, because of the point contact in heavy structures, many such lacers as well as a strong and therefore expensive foundation extending under the entire structure are necessary. The problem of withstanding earth movement has, as it were, only shifted from the structure to the foundation, but not solved.
Bei anderen Anordnungen werden Kolben in am Bauwerk befestigten hydraulischen
Zylindern als Füße verwendet, die kugelig angelenkte Schuhe aufweisen oder sich
mittels Kugelkalotten auf Schuhen abstützen. Da letztere sämtlich eine ebene untere
Gleitfläche aufweisen, kann sich das Bauwerk horizontal unbegrenzt bewegen, was
selbst bei elastisch eingeführten Versorgungsleitungen und Zugangsbrücken unerwünscht
ist. Wird diese Beweglichkeit durch Anschläge begrenzt, so können durch die Massenkraft
des Bauwerks Stöße aus-elöst werden, welche die Lagerung zerstören. Bei einer weiteren
Ausführung befinden sich drei Platten zwischen dem Bauwerk und drei getrennten Fundamentblöcken,
und zwar ruhen die Platten mit konvexer Unterseite in an den Fundamenten befestigten
Kugelschalen von gleichem Radius, während auf den ebenen Oberseiten der Platten
das Bauwerk gleiten kann, bis es an eine es umgebende Anschlagwand anstößt. Diese
Konstruktion mag für Bodensenkungen in Bergschadensgebieten genügen, aber nicht
für Erdbeben, wo oft breite Bodenrisse entstehen.In other arrangements, pistons are in hydraulic ones attached to the structure
Cylinders used as feet that have spherically hinged shoes or themselves
Support on shoes using spherical caps. Since the latter all have a level lower one
Have sliding surface, the structure can move horizontally unlimited, what
undesirable even with elastically inserted supply lines and access bridges
is. If this mobility is limited by stops, the inertia force
of the structure shocks are triggered, which destroy the bearing. With another
Execution there are three plates between the structure and three separate foundation blocks,
namely rest the slabs with a convex underside attached to the foundations
Spherical shells of equal radius while on the flat tops of the plates
the structure can slide until it hits a surrounding wall. These
Construction may be sufficient for subsidence in damaged mountain areas, but it is not
for earthquakes, where wide cracks in the floor often occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, außer Kippbewegungen und
Höhenveränderungen der drei Grundplatten erhebliche Abstandsänderungen derselben
zuzulassen und gleichzeitig ein Zurückgleiten des Bauwerks möglichst nahe der ursprünglichen
Lage zu bewirken.The invention is based on the object, except for tilting movements and
Changes in height of the three base plates significant changes in the spacing of the same
and at the same time allow the structure to slide back as close as possible to the original
Able to effect.
Eine Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß
an der Unterseite des Bauwerks od. dgl. drei am unteren Ende gelenkig ausgebildete
Füße befestigt sind, von denen ein Fuß horizontal begrenzt schiebbar in einer konkaven
Lagerschale ruht, deren Ausdehnung mehrfach größer als die Aufstandfläche des Fußes
ist, ein weiterer Fuß horizontal unverschleblich gehalten ist, während der dritte
Fuß verschieblich auf einer ebenen Grundplatte ruht (s. F i g. 1). One solution to this problem is, according to the invention, that od on the underside of the structure of the foot, another foot is held horizontally indispensable, while the third foot rests on a flat base plate (see Fig. 1).
Eine andere Lösung gemäß der Erfindung besteht darin, daß an der Unterseite
des Bauwerks od. dgl. drei am unteren Ende gelenkig ausgebildete Füße befestigt
sind, von denen zwei horizontal begrenzt schiebbar in je einer konkaven Lagerschale
ruhen, deren Ausdehnung mehrfach größer als die Aufstandfläche des Fußes ist.Another solution according to the invention is that at the bottom
of the structure or the like. Three articulated feet attached at the lower end
are, two of which can be pushed horizontally to a limited extent, each in a concave bearing shell
rest, the extent of which is several times greater than the contact area of the foot.
Zur weiteren Ausbildung der Erfindung können die Füße am unteren Ende
kugelförmig sein; sie können, soweit sie schiebbar sind, auf ihren Grundplatten
bei leichten Bauwerken mit Punktberührung aufliegen, bei schweren Bauwerken am kugelförmigen
Ende oder einem Kardanaelenk einen schwenkbaren Schuh aufweisen, oder sie können
um eine lotrechte Achse
drehbar und mittels einer waagerechten Gelenkachse
mit einem Schuh verbunden sein. Die Grundplatten können durch eine horizontale Fuge
unterteilt sein, in der waagerecht und lotrecht wirkende Dämpfungsglieder angeordnet
sind. Ferner können die Grundplatten, statt im Erdboden eingebettet zu sein, auf
diesem oder einer größeren Fundamentplatte gleiten. Die mit der Erfindung erzielten
Vorteile bestehen insbesondere in folgendem: Die Grundplatten mit besonders -roßen
GleAflächen lassen besonders uroße Ab-
standsveränderungen zu, ohne daß das
Bauwerk von ihnen abfällt, auch können dadurch nicht zu breite Erdrisse überbrückt
werden. Die zunehmende Steilheit der -roßen und tiefen konkaven Gleitflächen be-C
wirkt bei Verschiebung solcher Grundplatte infolge C C von Erdbewegungen,
vom Gewicht des Bauwerks unte1-stützt, eine zunehmende Abbremsung der Gleitbe,wegung
und ein Zurückgleiten, gefolgt von einem Pendeln des Bauwerks, bis dieses nach Aufhören
der Erdstöße entsprechend etwa veränderter gegenseitiger Lage der drei Grundplatten
in einer bestimmten neuen Endstellung stehen bleibt, bei welcher sein Schwerpunkt
die tiefsimögliche Lage einnimmt. Diese neue Lage des Bauwerks ist nicht zu weit
von der ursprünglichen Lage entfernt. Auch nach einer Reihe von Erdstößen in gleicher
Richtung werden die Relativbewegungen zwischen Bauwerk und Grundplatten rückgängg
gemacht und summieren sich nicht, C gi wie es bei ausschließlich ebenen Gleitflächen
der Fall ist.To further develop the invention, the feet can be spherical at the lower end; They can, as far as they can be pushed, rest on their base plates in light structures with point contact, in heavy structures they have a swiveling shoe at the spherical end or a cardan joint, or they can be rotatable about a vertical axis and connected to a shoe by means of a horizontal joint axis . The base plates can be subdivided by a horizontal joint in which damping elements that act horizontally and vertically are arranged. Furthermore, instead of being embedded in the ground, the base plates can slide on this or a larger foundation plate. The advantages achieved with the invention consist in particular in the following: The base plates with particularly -roßen GleAflächen be particularly uroße waste inventory changes to without the structure falling of them, also can not thus be bridged to broad geological fault lines. The increasing slope of the -roßen and deep concave sliding surfaces be-C acts upon displacement of such base plate due C C of earth moving, based unte1-the weight of the structure, increasing braking of the Gleitbe, movement and sliding back, followed by an oscillation of the structure, until it stops in a certain new end position, in which its center of gravity assumes the lowest possible position, after the tremors have ceased. This new location of the structure is not too far removed from the original location. Even after a series of tremors in the same direction, the relative movements between the structure and the base plates are reversed and do not add up, C gi as is the case with exclusively flat sliding surfaces.
Ausführungosbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt F i g. 1 perspektivisch eine
Lagerung mittels dreier unten kugeliger Füße, von denen einer an seiner Grundplatte
unverschieblich festgehalten ist, F i g. 2 einen senkrechten Mittelschnitt
eines La-"ers mit einem am Bauwerk befestigten Kugelzapfen, der mittels einer Kugelpfanne
in konkaver Kugelschale der Grundplatte gleiten kann, und zwar in der ursprünglich
montierten Lage (D) sowie in einer infolge von Erdbewegungen zum Rand hin verschobeneu
Lage (E),
F i u. 3 einen senkrechten Mittelschnitt eines Lagers mit
Kugelzapfen, welcher an seiner Grundplatte unverschieblich festgehalten ist, F i
g. 4 einen senkrechten Mittelschnitt eines La-,-ers mit einem am Fuß mittels
Kardangelenkes befestigten Schuh, der auf seiner Grundplatte gleiten kann, ferner
deren Unterteilung durch eine horizontale Fuge, in der waagerecht und lotrecht wirkende
Glieder zur Dämpfung von Erdvibrationen angeordnet sind, und F i c. 5 einen
senkrechten Mittelschnitt eines La-C ,gers, bei dem der Fuß um seine lotrechte Achse
drehbar am Bauwerk befestigt ist und mittels einer waaaerechten Gelenkachse mit
einem Schuh verbunden ist.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below. It shows F i g. 1 is a perspective view of a mounting by means of three spherical feet at the bottom, one of which is fixed immovably on its base plate, FIG . 2 a vertical center section of a laser with a ball stud attached to the structure, which can slide in the concave spherical shell of the base plate by means of a ball socket, namely in the originally mounted position (D) and in a position shifted towards the edge as a result of earth movements ( E), F i and 3 a vertical center section of a bearing with a ball pivot, which is fixed immovably on its base plate, Fig . 4 a vertical center section of a bearing with a shoe attached to the foot by means of a universal joint, which is on its Base plate can slide, further their subdivision by a horizontal joint in which horizontally and vertically acting members for damping earth vibrations are arranged, and F i c. 5 a vertical center section of a La-C, gers in which the foot around its vertical axis is rotatably attached to the structure and is connected to a shoe by means of a horizontal hinge axis.
In F i 1 ist als Bestandteil eines Bauwerks 1 als Beispiel
ein Stützdreieck gezeichnet, das zur Aufnahme der zwischen den drei Füßen auftretenden
Kräfte in der Unterseite des Bauwerks ein-ebettet oder auf dem das Bauwerk befestigt
ist. An der Unterseite des Bauwerks 1 sind, vereinfacht dargestellt, drei
als Kugelzapfen ausgebildete Füße 2 befestigt. Einer der drei Füße 2 ist durch eine
ihn weiter als zur Hälfte umschließende Kug-gelpfanne, welche einen Bestandteil
der Grundplatte A bildet, an dieser unverschieblich festgehalten. Der zweite
Fuß ruht frei beweglich in der konkaven Fläche seiner Grundplatte B. Der dritte
Fuß ruht auf einer ebenen Fläche seiner Grundplatte C. In F i 1 , a support triangle is drawn as an example as part of a building 1 , which is embedded in the underside of the building or on which the building is attached to absorb the forces occurring between the three feet. On the underside of the structure 1 , shown in simplified form, three feet 2 designed as ball studs are attached. One of the three feet 2 is held immovably on the base plate A by a ball-gel pan which surrounds it more than halfway and which forms part of the base plate A. The second foot rests freely movable in the concave surface of its base plate B. The third foot rests on a flat surface of its base plate C.
An dem Bauwerk 1 ist der Fuß 2 mittels eines Flansches
3 und der Schrauben 4 mit Muttern und einem Keilstift 5 befestigt
(F i g. 2). Auf dem Fuß befindet sich eine ringförmige Rinne 6, welche
mit einer Schädlinge abweisenden Flüssigkeit gefüllt werden kann. Darunter ist eine
elastische Schutzkappe 7
mittels einer Klemmschelle 8 befestigt. Die
Kugel des Fußes 2 ist zur Hälfte von einem Schuh 9 und darüber von einem
Ring 10 umschlossen, der mit dem Schuh 9 verschraubt ist. Der Schuh
ruht mit konvexer kugeliger Unterseite auf einer entsprechend konkaven Fläche
11 -der Grundplatte, die als Lagerschale 12 ausgebildet ist. Die Grundplatte
kann im Erdboden 13 ein-ebettet sein, sie kann aber auch in einem Fundamentblock
eingebettet sein oder ihrerseits auf einem solchen oder dem Erdboden gleiten. Am
oberen Rand der La-erschale 12 ist der äußere Rand der Schutzkappe 7 mit
Schrauben 14 befestigt. Verschieben sich der Erdboden und die Grundplatte gegenüber
dem Fuß 2 nach links, was in F i g. 2 so dargestellt ist, als ob die Grundplatte
ihre Laue nicht verändert hat und statt dessen der Fuß sich nach rechts verschoben
hat, so nimmt dieser statt der Lage D die Lage E ein, d. h.,
er bewegt sich nach dem Rand der konkaven Fläche 11 zu, hebt sich dabei und
gleichzeitig das Bauwerk, während sich der Gleitschuh entsprechend dreht und die
Stellung 15 einnimmt. Die Lagerschale kann mit einem Schmiermittel gefüllt
und der Gleitschuh mit Schmierrillen versehen sein.The foot 2 is fastened to the structure 1 by means of a flange 3 and the screws 4 with nuts and a wedge pin 5 (FIG. 2). On the foot there is an annular channel 6 which can be filled with a pest-repellent liquid. An elastic protective cap 7 is fastened underneath by means of a clamp 8. Half of the ball of the foot 2 is enclosed by a shoe 9 and above it by a ring 10 which is screwed to the shoe 9. The shoe rests with a convex, spherical underside on a correspondingly concave surface 11 of the base plate, which is designed as a bearing shell 12. The base plate can be embedded in the ground 13 , but it can also be embedded in a foundation block or in turn slide on such a block or on the ground. At the upper edge of the shell 12, the outer edge of the protective cap 7 is fastened with screws 14. The ground and the base plate move to the left in relation to the foot 2, which is shown in FIG. 2 is shown as if the base plate has not changed its tread and instead the foot has shifted to the right, then this takes position E instead of position D , i.e. That is, it moves towards the edge of the concave surface 11 , and at the same time lifts the structure, while the sliding block rotates accordingly and assumes the position 15. The bearing shell can be filled with a lubricant and the sliding block can be provided with lubricating grooves.
Bei dem Fuß nach F i g. 3 ist der schwenkbare Schuh
16 mit der Grundplatte vereinigt, so daß das Bauwerk 1 an diesem Lager
an seiner Grundplatte kugelgelenkig, aber unverschieblich festgehalten wird. In
der Zeichnung ist angenommen, daß der Erdboden 13 sich nachträglich stark
geneigt hat. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist der am Bauwerk
1 befestigte Fuß 17 das obere Gabelstück eines Kardangelenkes. In
diesem wird ein Kreuzstück 18
mittels zweier Zapfen 19 gehalten. Zwei
kreuzweise dazu angeordnete Zapfen 20 halten einen Schuh 21 am Kreuzstück. Die Unterseite
des Schuhes 21 ruht mit konvexer Kugeifläche auf entsprechend konkaver Fläche der
Grundplatte. Diese ist durch eine horizontale Fuge in eine obere Lagerschale 22
und eine in den Erdboden 13 einereifende untere Platte 23 unterteilt.
Zur Dämpfung von Erdvibrationen sind horizontal und vertikal wirkende Gummipufferhülsen
als Dämpfungsglieder 24 vorgesehen, welche auf Zapfen 25 der unteren Platte
und in Bohrungen der Lagerschale 22 stecken.In the case of the foot according to FIG. 3 , the pivotable shoe 16 is combined with the base plate, so that the structure 1 is held at this bearing on its base plate in a ball-and-socket manner, but immovable. In the drawing it is assumed that the ground 13 has subsequently inclined sharply. In the embodiment according to FIG. 4, the foot 17 attached to the structure 1 is the upper fork piece of a universal joint. A cross piece 18 is held in this by means of two pins 19. Two pins 20 arranged crosswise for this purpose hold a shoe 21 on the cross piece. The underside of the shoe 21 rests with a convex spherical surface on a correspondingly concave surface of the base plate. This is divided by a horizontal joint into an upper bearing shell 22 and a lower plate 23 which tires into the ground 13. To dampen earth vibrations, horizontally and vertically acting rubber buffer sleeves are provided as damping members 24, which are placed on pins 25 of the lower plate and in bores of the bearing shell 22.
In F i g. 5 ist ein Lauer mit einem Gelenk dargestellt, das
ähnlich wie ein Kugel- oder Kardan-Cr Ügem "eienk wirkt. Der Fuß 27, etwa
von rechteck Querschnitt, weist oben einen runden Zapfen 28 auf, der sich
in einem am Bauwerk 1 befestigten Flansch 29 frei drehen kann. Damit
der Fuß 27 nicht von dem Flansch 29 abfällt, ist der Zapfen
28 mit einer ringförmigen Nut von halbkreisförmigem Querschnitt versehen,
in der zur Hälfte und tangential ein im Flansch 29 befindlicher Stift
30 ruht. Der Fuß 27 ist am unteren Ende mit einer waagerechten Querbohrung
für einen Zapfen 31 versehen, an dem ein Schuh 32 hängt. In dieser
Figur ist eine Lagerschale
26 mit ebener Unterseite dargestellt,
die gegebenenfalls auf ihrer Unterlage zusätzlich gleiten kann.In Fig. 5 is a Lauer is shown with a joint, which acts similarly to a ball or gimbal Cr Ügem "eienk. The foot 27, for instance of rectangular cross-section, has at its top a round pin 28 which is in a fastened to the structure 1 Flange 29 is free to rotate. Thus, the foot 27 does not drop from the flange 29, the pin is provided with an annular groove of semicircular cross-section 28, resting in the half and tangentially properties under flange 29 pin 30. the foot 27 is at the bottom The end is provided with a horizontal transverse bore for a pin 31 , on which hangs a shoe 32. This figure shows a bearing shell 26 with a flat underside which, if necessary, can also slide on its base.