DE60110919T2 - Modulare antiseismische vorrichtung zum schutz von gebäuden - Google Patents

Description

• ZIEL DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung ist ein modularer Erdbebenschutz für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten, dessen Ziel eindeutig darin besteht, solche Gebäude und ähnlichen Bauten mit einem modularen Unterbau auszustatten, der aus identischen Komponenten besteht, die die Funktion haben, die Erdbebenwelle zu dämpfen, zu zerstreuen und aufzuheben und dadurch zu verhüten, dass das Beben schädigende Auswirkungen auf das Gebäude hat, das geschützt wird.
• ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung soll in der Industrie zum Einsatz kommen, die auf die Herstellung von für den Schutz von Bauten verwendeten Geräten, Vorrichtungen und Elementen spezialisiert ist.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Es wurden mehrere Lösungen erdacht, um die Auswirkungen von Erdbeben zu dämpfen oder wirkungslos zu machen und die meisten davon basieren auf der Verwendung elastischer Elemente, die die Erdbebenwellen aufnehmen.
• Das deutsche Patent (DE-3446831) beschreibt einen elastischen Körper für den Einsatz als Träger für Bauten in Form eines geformten Streifens mit inneren Aufnahmeflächen, die in zwei Reihen längs laufen und dergestalt kreuzweise versetzt sind, dass das besondere Layout dieses Streifens und des Elastomermaterials, aus dem er hergestellt ist, ihn befähigen, beträchtliche vertikale Spannungen aufzunehmen.
• Ein ganz ähnlicher Aufbau wird in dem deutschen Patent (DE-3935354) beschrieben.
• Das englische Patent (GB-2,120,167) beschreibt eine verformbare Struktur, die aus zwei Platten besteht, die durch eine Abtrennungsschicht getrennt sind, die Material wie beispielsweise Schaumstoff enthält, das unter Druck komprimiert wird. Diese Struktur kann alternativ die Form einer Honigwabe annehmen und die oben erwähnten Platten einem elastischen Verformungsprozess aussetzen, der diese einander näher bringt.
• Das französische Patent (2.510.645) beschreibt eine Zelle, die gegen Erdbeben wirkt. Die Zelle hat eine prismatische und achtseitige Form und ist dafür konstruiert, mit anderen ähnlichen Zellen in Nebeneinanderstellung zu passen; ihr Zweck richtet sich ebenso auf die Dämpfung momentaner, vertikaler übermäßiger Spannungen, wie sie etwa von einem Erdbeben verursacht werden.
• Das französische Patent (2.391.324) beschreibt ebenso ein System für den Erdbebenschutz. Es besteht aus einer Stahlplatte, die den Bau selbst vom Fundament trennt, um der Möglichkeit vorzubeugen, dass sich an den Fundamenten auftauchende Risse auf das Gebäude ausbreiten.
• Eine ähnliche Lösung tauchte in PCT WO98/57013 auf, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass anstelle der Stahlplatte ein isolierender Elastomerunterbau verwendet wird; der Unterbau besteht aus eingelegten vorgespannten Fasern und ist äußerst steif und diese Fasern liegen darin waagrecht.
• PCT WO96/30602 beschreibt ein System für den Gebäudeschutz, bei dem die Gebäude auf einer flachen Struktur gründen, die durch hydraulische Heber gehalten wird, durch die auch Erdbebenschwingungen gedämpft werden.
• Das US-Patent (4,959,934) beschreibt einen Elastomerkunststoffdämpfer für den Einsatz in einer Struktur, um beispielsweise die Schwingungen aufzunehmen, denen Gebäude durch Erdbebenbewegungen ausgesetzt sind; dieser Dämpfer besteht aus einem Teil, das wie ein Metallblock oder eine Metalltafel mit einer Reihe getrennter Öffnungen aussieht, die die ganze Oberfläche bedecken, um diesem oder dieser die erforderliche elastische Verformbarkeit zu geben.
• Das US-Patent (4,555,433) beschreibt ein Element für die Schallabsorption, das aus kleinen Platten und Aushöhlungen besteht, die wie eine kleine Schale aussehen und in Form eines Gitters angeordnet sind, so dass ein Element dieser Art bei richtiger Struktursteifigkeit anstelle des Einsatzes zur Dämpfung von Schallschwingungen als Mittel zur Dämpfung der von Erdbeben verursachten Schwingungen verwendet werden.
• Das europäische Patent ( EP 0889179 ) beschreibt eine Baubrücke zur Stoßaufnahme, die aus einer Reihe waagrechter, in Reihen und senkrechten Teilen angeordneter Teile besteht, die dazu dienen, erstere zu tragen, wobei sie durch Absorberelemente verbunden sind, die jegliche Stoßwelle wie die von einem Erdbeben verursachten Wellen dämpfen.
• Das europäische Patent ( EP 0481146 A1 ) beschreibt einen Verbundwerkstoffbau, der Erdbebenbewegungen bewältigen soll und aus einer Reihe von Modulen besteht, die sich ohne Fundamente auf dem Boden aufstützen und einander ohne irgendwelche vertikale Verbindung tragen, so dass sich jedes davon bezüglich den anliegenden Modulen unbeschränkt kreuzweise bewegen kann.
• Das US-Patent (4,782,913) beschreibt ein Bauelement mit akustischen Eigenschaften, das mit einem Kern ausgestattet ist, das entweder ein Gitter hat oder zellular ist; diese Vorrichtung kann die meisten Schallwellen aufnehmen und vermag bei richtiger Strukturierung auch durch Erdbeben verursachte Schwingungen zu dämpfen.
• Das europäische Patent ( EP 0545570 A1 ) offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
• BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Der für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten zu verwendende modulare Erdbebenschutz, der vorgeschlagen wird, ist in seinem spezifischen Anwendungsfeld ganz klar neuartig, weil er eine Reihe spezieller Merkmale zusammenbringt, die ihn besonders von anderen für diesen Zweck eingesetzten Elementen unterscheiden.
• Jedes Modul, das Teil des modularen Erdbebenschutzes bildet, der für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten vorgesehen ist, besteht spezifischer aus zwei Kunststoffteilen mit regelmäßiger sechseckiger Untenansicht, zwischen die ein gebrauchter Autoreifen eingefügt ist; die beiden Kunststoffteile sind vorzugsweise durch einen Silentblock verbunden. der mit der geeigneten Verbindung zu den Kunststoffteilen ausgestattet ist; dieser Silentblock gestattet es dem innen enthaltenen Autoreifen auch, sich zu biegen.
• Eines der Kunststoffteile ist mit einem mit einer Abdeckung ausgestatteten durchgehenden Loch versehen, durch das eine Vielzahl kugelförmiger Teile, die ein gekörntes Kunststoffelement bilden, dessen Wirkung hydraulisch ist, in den inneren Teil eingefügt werden kann, der aus dem Autoreifen und den beiden sechseckigen, durch den Silentblock miteinander verbundenen Kunststoffteilen besteht.
• Für die oben erwähnten Kunststoffteile wurde eine Sechskantform gewählt, weil auf diese Weise nicht nur der Kreis aus den in dieses Sechseck eingefügten Autoreifen gebildet werden kann, sondern es auch möglich ist, die verschiedene Module in Form einer Fünfpunktanordnung einwandfrei aneinander zu koppeln, das heißt, in einer Bienenwaben ähnlichen Weise. Es ist jedoch auch ganz klar, dass die Sechskantform nicht die einzige zu ebenso gut dreieckig, viereckig, fünfeckig oder polygonal sein könnten und diese Teile allgemein jede andere Anzahl von Seiten haben könnten, solange die Kunststoffteile zueinander auf einer Tangente liegen und es gestatten, die Autoreifen in sie zu legen, nachdem die verschiedenen Module zusammengesetzt sind, so dass der Autoreifen, wenn die Auswirkungen der von einer Erdbebenwelle gezeigten Spannung von einem Modul erfasst werden, senkrecht zu dessen Hauptebene, als Ergebnis der hydraulischen Wirkung des gekörnten Elements einer radialen Verformung ausgesetzt ist und ein Großteil dieser Wirkung infolge des Umfangs der Verformung, die zwischen den Autoreifen stattfindet, durch die Module gedämpft wird.
• Als Ergebnis bleiben diese Teile in einem Ruhezustand. Dieser Zustand ändert sich jedoch natürlich, wenn ein Erdbeben auftritt, das diese Vorrichtung in Betrieb setzt, wo dann die Erdbebenwelle gedämpft wird, durch die die Erdbebenbewegung entsteht.
• BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Ergänzend zu der gegebenen Beschreibung wird zum einfacheren Verständnis der Merkmale der Erfindung eine Reihe von Zeichnungen aufgenommen, die einen wesentlichen Teil dieser Beschreibung bilden. Diese Zeichnungen sind veranschaulichender Art und in keiner Weise beschränkend und zeigen ein Beispiel für einen der besten Wege zur praktischen Umsetzung dieser Erfindung.
• 1 zeigt einen Seitenriss und einen Querschnitt eines Moduls, das Teil des für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten zu verwendenden modularen Erdbebenschutzes bildet und Gegenstand dieser Erfindung ist, in Ruhestellung (oder "in Leerlaufzeit").
• 2 zeigt eine Untenansicht des Gegenstandes, der in 1 zu sehen ist.
• 3 zeigt eine Ansicht des Gegenstandes, der in 1 und 2 zu sehen ist, wenn er in Betrieb steht.
• 4 zeigt schließlich eine Zeichnung des modularen Erdbebenschutzes und die Erfindung besteht aus Modulen wie dem, das auf den drei vorigen Figuren gezeigt wurde. Seine Anbringung am Unterbau des Gebäudes erfolgt vor Aufnahme der Betonierungsarbeiten.
• BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
• Aus 4 wird ersichtlich, dass der für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten zu verwendende modulare Erdbebenschutz aus einer Reihe von Modulen (1) besteht, die auf gleicher Ebene angeordnet sind und aneinander liegen, wobei deren Seiten in Kontakt stehen und jedes Modul aus zwei identischen Kunststoffmaterialteilen (2) und (2') aufgebaut ist, die vorzugsweise durch einen Silentblock (3) miteinander verbunden sind, der durch zwei Haltevorrichtungen (4) und (4') für die Teile (2) und (2') in seiner Stellung gehalten wird. Um diesen in seiner Stellung zu halten, wurden in den Spalt zwischen dem Mittelbereich der Teile (2) und (2') zwei aus Kunststoffmaterial gefertigte Haltemuttern eingesetzt.
• Ein gebrauchter Autoreifen (5) wie er gewöhnlich an Autos benutzt wird, wird zwischen die Teile (2) und (2') eingefügt, die vor ihrer Verbindung miteinander durch den Silentblock (3) in ihrer Stellung gehalten werden. Eine Reihe kugelförmiger oder ovaler Kunststoffteile wird in den Spalt eingefügt, der zwischen den Teilen (2) und (2') bleibt, die sich in den gleichen Positionen befinden und dabei den Autoreifen (5) in seiner Stellung halten; sie bilden ein körniges System (6), das hydraulische Wirkung hat. Die kugelförmigen oder ovalen Kunststoffteile werden in ein Loch (7) eingeführt, das im Kunststoffteil (2) angebracht wurde, das aus Sicherheitsgründen mit einer Abdeckungsdichtung versehen ist.
• Wie in 4 zu sehen ist, wird eine Reihe von Modulen (1) auf die gleiche Ebene gesetzt, die auf dem Boden in dem Bereich liegen, wo das betreffende Gebäude gebaut werden soll. Sie werden genau gesagt auf den Grund der Ausschachtungen gelegt, die für die Fundamente vorgenommen wurden; dies gewährleistet eine gleichmäßige hexagonale Anordnung für die Kunststoffteile (2) und (2') und stellt sicher, dass sie einwandfrei ineinander passen, so dass das modulare Layout zwei flache, parallele und weitgehend ununterbrochene Flächen hat, zwischen die die Reifen (5) auf einer Tangente zueinander in Form einer Fünfpunktanordnung eingefügt werden, wobei kleine dreieckige Hohlräume mit gekrümmten Seiten bleiben, so dass die Boden- oder Fundamentplatten (10) dann auf diese modulare, jedoch durchgehende Fläche gelegt werden können; die Struktur des Gebäudes wird dann wiederum auf diesen Boden- oder Fundamentplatten (10) errichtet.
• Im Falle von Erdbebenbewegungen versetzt die gegen das Gewicht des Gebäudes gerichtete Aufwärtsbewegung, der die untere Kunststoffplatte (2') ausgesetzt ist, das im Autoreifen (5) enthaltene körnige Kunststoffmaterial (6) in eine waagrechte Bewegung und dieser unterliegt einer radialen Verformung, wie in übertriebener Weise aus 3 ersichtlich wird, so dass die Verformung aufgrund der zueinander tangential angeordneten verschiedenen Autoreifen (5), die Teil der Anwendung bilden, auf die Hohlräume im dreieckigen Layout hin stattfindet und die Größe dieser Räume zur Aufnahme der Verformung ausreicht, wobei eine elastische Wirkung auftritt, das heißt, die beteiligten Elemente kehren in ihre Ausgangsposition vor dem eingetretenen Erdbeben zurück, sobald der Stoß der Erdbebenwelle gedämpft wurde.

Claims (2)

1. Ein für den Einsatz in Gebäuden und ähnlichen Bauten zu verwendender modularer Erdbebenschutz, dessen Zweck darin besteht, zwischen Erdboden und Fundament- oder Bodenplatten des Gebäudes eine elastisch verformbare Schicht herzustellen, die sich dadurch kennzeichnet, dass sie aus einer Anzahl von Modulen (1) in gleicher Ebene besteht, die sich zueinander auf einer Tangente befinden, wobei jedes dieser Module aus zwei gleichen Teilen eines steifen Kunststoffmaterials (2) und (2') hergestellt ist, die gegenseitig in deren Mitte gesichert sind, was vorzugsweise mit einem Silentbloc (3) geschieht, wobei ein mit gekörnten Kunststoffelementen (6) gefüllter Autoreifen (5) umfangsseitig zwischen diese Teile gelegt wird, wodurch eine verformbare elastische Kammer entsteht.
2. Ein modularer Erdbebenschutz gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steifen Kunststoffteile (2) und (2') auf der Innenseite und in ihrer Form an den Autoreifen (5) angepasst und mit Haltemuttern (4) und (4') aneinander befestigt sind, die in Aussparungen an diesen Teilen (2) und (2') verborgen sind, wobei Teil (2) oben liegt und mit einem Loch (7) versehen ist, das mit einer abgedichteten Abdeckung ausgestattet ist, die benutzt wird, um Zugang zum Inneren der Kammer zu erhalten, die mit gekörnten Kunststoffelementen gefüllt ist.