DE3719673A1 - Erschuetterungsfestes fundament - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein erschütterungsfestes Fundament zum Schutz von hauptsächlich Wohnhäusern gegen Schwingungen, z. B. um die Wirkungen von Erdbeben zu verhindern. Das Fundament verfügt über ein bewegungs­ dämpfendes Teil zum Verhindern der Weiterleitung der Schwingungen; dieses bewegungsdämpfende Teil enthält jedoch einen Überdruckraum, der mit einem elastischen Stoff, z. B. mit einem Gummiband abgedichtet ist.

An Orten, die Schwingungen, besonders seismischen Einflüssen ausgesetzt sind, werden außerordentliche Fundamente angewendet. Zu diesen gehört das mit der Kombination von Feder und Kolben erstellte schwingungsdämpfende Fundament. Sein Nachteil ist, daß es außerordentlich teuer ist und somit nicht in großen Mengen angewendet werden kann. Eine andere Methode ist die Dämpfung mittels Stahlfedern. Diese ist darum unvorteilhaft, weil sie nicht im gewünschten Maße die Schwingungen dämpft. Eine dritte Möglich­ keit ist die Lösung mittels Gummifedern, wobei die Last von Gummipfropfen getragen wird. Diese werden mit der Zeit hart und verlieren so einen Teil ihrer ursprünglichen Wirkung.

Bekannt ist noch das federnde Kunststoffgerüst. Sein Nachteil ist, daß während der Schwingungen in den oberen Etagen der Gebäude große Bewe­ gungen auftreten. Unter den in den letzten Jahrzehnten entwickelten Lösun­ gen verdient die in der DE-PS 26 28 276 bekanntgegebene Gebäudefunda­ mentierung Aufmerksamkeit. Das Wesentliche dabei ist, daß zwischen den Gummikörper und den Überbau Gleitschuhe aus elastischem Material einge­ führt sind. Zwischen den Gleitschuhen und dem Überbau sind zwei Platten angebracht, deren gegenseitige Verschiebung durch eine Schmiermittelschicht erleichtert wird. Die obere Platte ist in die untere Oberfläche der Gebäude­ konstruktion bewegungsfest eingebaut. Die Lösung verhindert tatsächlich das Weiterleiten waagerechter Kräfte seismischen Charakters; die punktförmige Unterstützung ist dagegen unvorteilhaft, weil in dem Gebäude durch Re­ sonanzerscheinungen solche Übermomente auftreten können, die gegebenen­ falls eine Zerstörung herbeiführen können.

Auf einer ganz anderen theoretischen Basis besteht die in der US-PS 42 22 206 bekanntgegebene Lösung, die bei in die Erde versenkten Objekten angewendet werden kann. Das Objekt befindet sich in einem mit Flüssigkeit gefüllten Becken im "schwimmenden" Zustand. Die seismischen Kräfte werden an das Objekt nicht weitergeleitet, da die Flüssigkeit das Objekt völlig umschließt und so die Kraftauswirkungen dämpft. Die im Grunde genommen gute Konzeption hat den Nachteil, daß ein außerordentli­ cher Kostenaufwand besteht und sie dabei für den Schutz von Hochbaukon­ struktionen gegen Schwingungen nicht geeignet ist.

Eine weiterentwickelte Methode wird in der US-PS 42 66 379 bekanntge­ geben. Zum Schutz gegen Erdbeben wird auch hier Flüssigkeit benutzt, die im Inneren von Kissen mit bestimmter Größe und geometrischer Anordnung untergebracht wird. Die Kissen stehen in Form von kommunizierenden Ge­ fäßen miteinander in Verbindung. Die Anordnung der Kissen ermöglicht, aus Kraftwirkungen beliebiger Richtung stammende Energien zu schlucken. Auch die Abmessungen der Kissen sind innerhalb weiter Grenzen veränderlich. Diesen zweifellosen Vorteilen steht entgegen, daß der hydrauli­ sche Komplex seinem Charakter nach träge ist, weil er nur bei langsamen Schwingungen zuverlässig arbeitet. Den Richtungswechseln schneller Schwingungen kann dieses System nicht entsprechend folgen, und so werden die Schwingungen "hart" auf die Bauten übertragen.

Unter den bekanntesten Lösungen ist der Einlagekomplex zur Schwingungs­ dämpfung der modernste, der in der HU-PS 1 80 621 beschrieben ist. Die Besonderheit liegt darin, daß ein solches elasto-plastisches Federsystem zwischen dem Fundament und dem Überbau untergebracht ist, welches sowohl einen bewegungsdämpfenden Teil für große Formänderungen als auch einen plastischen, energieschluckenden Teil enthält. Der erste Teil wird von einer aus Stahl- und Gummiplatten geschichteten Sandwichkonstruktion, der zweite Teil von einer Stahlstachelreihe gebildet. Die Unvollkommenheit der guten Lösung besteht darin, daß auch hier die Gebäude mehr oder weniger punktartig unterstützt sind und somit gegebenenfalls nachteilige Resonanzer­ scheinungen auftreten können.

Ziel der Erfindung ist die Ausarbeitung eines solchen pneumatischen Funda­ mentes, mit dem bei unveränderter Beibehaltung der herkömmlichen Bau­ technologien ein Schutz gegen Schwingungen, vor allem durch Erdbeben verursachten Schwingungen, ermöglicht wird. Grundgedanke der Erfindung ist die Erkenntnis, daß durch eine Luftschicht zwischen Gebäude oder Maschine und dem Boden die Schwingungen gut aufgenommen werden können. Die Luftschicht nimmt die Schwingungen auf, der Boden bewegt sich und das Gebäude bleibt wie eine träge Masse unbewegt, die schwingende Maschine gibt dabei gedämpfte Schwingungen an ihre Umgebung weiter.

Dem gesetzten Ziel entsprechend ist das erfindungsgemäße erschütterungs­ dämpfende Fundament zum Schutz von hauptsächlich Wohnhäusern gegen Schwingungen, z. B. zur Vermeidung der schädlichen Auswirkungen von Erdbe­ ben, wobei das Fundament einen Bewegungsdämpferteil zum Verhindern des Weiterleitens von Schwingungen aufweist, der Bewegungsdämpfer einen mit einem bevorzugt elastischen Material, z. B. einem Gummiband isolierten, ge­ schlossenen Überdruckraum enthält, derart ausgebildet, daß der Überdruck­ raum von einem von zwei Eisenbetonplatten umschlossenen, sich vorteilhaft unter der gesamten Grundkontur des Gebäudes erstreckenden Druckluftraum gebildet wird, die Eisenbetonplatten an den dem Druckluftraum benachbarten Oberflächen mit einer Isolierung, bevorzugt Stahlplattenisolierung versehen sind, die beiden Eisenbetonplatten über lösbare Verbindungen, z. B. über Schrauben miteinander verbunden sind, der Kopf der Schrauben in den Aussparungen der unteren Platte, der Gewindeteil, sowie die dazugehörigen Schraubenmutter und Federringe in den Aussparungen der oberen Platte untergebracht sind, die obere Platte in Seitenrichtung von einem elastischen Stoff zum Aufnehmen der Windkräfte, bevorzugt von Federn gestützt und die untere Platte mit einer elastischen Verkleidung aus z. B. Filzplatten, gegebenenfalls auch Asbestplatten belegt ist.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen erschütterungsdämpfenden Fundamentes kann sein, daß das Gummiband über ein Band und eine lösbare Verbindung, z. B. Schrauben, an der Stahlplattenisolierung befestigt ist. Das Gummiband ist auf der dem Druckluftraum entgegengesetzten Seite mit einem Schutzgitter versehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Fundamentes sind die Federn in einem bedeckten Schacht untergebracht und an den der oberen Platte entgegengesetzten Enden sind sie von der Oberflä­ che eines von der oberen Platte unabhängigen Eisenbetonkörpers gestützt.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Fundamentes ist, daß es die bemer­ kenswerte Erkenntnis früherer Ideen ausnutzt, nämlich daß zur Dämpfung aus seismischen Einflüssen stammender Bewegungen ein abgeschlossener, isolierter Überdruckraum wirksam genutzt werden kann. In dem Überdruckraum jedoch - den früheren Lösungen entgegen - soll keine Flüssigkeit, sondern gasförmiges Material, bevorzugt Druckluft gehalten werden. Diese Erkenntnis bedeutet nicht nur einen einfachen "Materialersatz", sondern eine wesentliche Erkennt­ nis, da die zu elastischen Formänderungen fähigen Gase eine viel wirksamere Bewegungsdämpfung erzielen, als die nicht verdichtbaren Flüssigkeiten. Dane­ ben treten keine solchen Schwierigkeiten auf, die sich aus der "Trägheit" des hydraulischen Systems ergeben.

Der konstruktive und technologische Vorteil des erfindungsgemäßen Fundamen­ tes ist, daß die Anordnung der Gebäude auf Luftkissen an sich keinerlei Verän­ derungen in den Lösungen der Baukonstruktion erfordert; die Fundamentierung ist einfach auszuführen, die Kosten steigen dabei kaum mehr als 10% und darum ist eine häufige Anwendung sowohl aus technischen, als auch aus wirt­ schaftlichen Gründen möglich.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Vertikalschnitt des Fundamentes und

Fig. 2 den Vertikalschnitt der Gebäudefundamentierung.

In Fig. 1 ist der Vertikalschnitt eines Fundamentteiles gezeigt. Zwischen den beiden Eisenbetonplatten 1, 2 befindet sich der Druckluftraum 3. Die Eisenbe­ tonplatten 1, 2 sind mit einer Stahlplattenisolierung 4 versehen und der zwi­ schen den Platten 1, 2 befindliche Druckluftraum 3 ist mit einem Gummiband 5 abgeschlossen. Die beiden Platten 1, 2 sind über Schrauben 6 miteinander ver­ bunden. Der Schraubkopf 6 a der Schraube 6 sowie die Schraubenmutter 6 c samt Federringen 6 d befinden sich in der in der oberen Platte 2 ausgebildeten Aus­ sparung 2 a. An der Seite der oberen Platte 2 sind zur Aufnahme von waage­ rechten Windkräften Federn 7 abgestützt. Auf der unteren Platte 1 befindet sich eine Filzschicht 10 und darauf eine Asbestschicht 11. Das Gummiband 5 wird mit der Stahlplattenisolierung über das Band 8 und die Schrauben 16 verbunden. Das Gummiband 5 ist auf der dem Druckluftraum entgegenge­ setzten Seite mit einem Schutzgitter 9 überzogen.

Aus Fig. 2 ist ein Teil des Vertikalschnittes des Gebäudefundamentes er­ sichtlich. Die Federn 7 befinden sich in einem bedeckten Schacht 12 und die der oberen Platte 2 entgegengesetzten Enden sind mit einer von der oberen Platte 2 unabhängigen Eisenbetonfläche 13 verbunden. Die Stahlplattenisolie­ rung 4 ist über die Befestigungsklemmen 14 an den Platten 1 und 2 befes­ tigt. Die Federn 7 können bei Bedarf mit einer Staubschutzverkleidung 15 versehen werden.

Das erfindungsgemäße Fundament ist in stark erdbebenbetroffenen Gebieten sowohl für Gebäude- als auch für Maschinenfundamentierung einsetzbar.

Claims (5)

1. Erschütterungsfestes Fundament zum Schutz von hauptsächlich Wohnhäusern gegen Schwingungen, z. B. zur Vermeidung der schädlichen Auswirkungen von Erdbeben, wobei das Fundament einen Bewegungsdämpferteil zum Verhindern des Weiterleitens von Schwingungen enthält und der Bewegungsdämpfer einen mit einem bevorzugt elastischen Material, z. B. einem Gummiband, isolierten, geschlossenen Überdruckraum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckraum von einem von zwei Eisen­ betonplatten (1, 2) umschlossenen, sich vorteilhaft unter der gesamten Grundkontur des Gebäudes erstreckenden Druckluftraum (3) gebildet wird, die Eisenbetonplatten (1, 2) an den dem Druckluftraum (3) zugewandten Oberflächen mit einer Isolierung, bevorzugt Stahlplattenisolierung (4) versehen sind, die beiden Eisenbetonplatten (1, 2) über lösbare Verbindungen, z. B. über Schrauben (6), miteinander verbunden sind, der Kopf (6 a) der Schrauben (6) in Aussparungen (1 a) der unteren Platte (1), der Gewindeteil (6 b), sowie die dazugehörigen Schraubenmutter (6 c) und Feder­ ringe (6 d) in Aussparungen (2 a) der oberen Platte (2) untergebracht sind, die obere Platte (2) in Seitenrichtung über einen elastischen Stoff zum Aufneh­ men der Windkräfte, bevorzugt über Federn (7), gestützt und die untere Platte (1) mit einer elastischen Verkleidung aus z. B. Filzplatten (10), gege­ benenfalls auch Asbestplatten (11) belegt ist.

2. Erschütterungsfestes Fundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummiband (5) über ein Band (8) und eine lösbare Verbindung, z. B. Schrauben (16), an der Stahlplattenisolierung befestigt ist.

3. Erschütterungsfestes Fundament nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gummiband (5) auf der dem Druckluftraum (3) entgegen­ gesetzten Seite mit einem Schutzgitter (9) versehen ist.

4. Erschütterungsfestes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (7) in einem bedeckten Schacht (12) unter­ gebracht sind und die der oberen Platte (2) entgegengesetzten Enden von einer von der Platte (2) unabhängigen Eisenbetonfläche (13) gestützt sind.

5. Erschütterungsfestes Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftraum (3) mit einem Druckluftaggregat zum Konstanthalten des Luftdruckes auf einem vorgeschriebenen Wert ver­ bunden ist.