DE10336464A1

DE10336464A1 - Erdbebensicheres Gebäude

Info

Publication number: DE10336464A1
Application number: DE10336464A
Authority: DE
Inventors: Christian Ronge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Es wird ein Gebäude mit mindestens einer tragenden Fundamenteinheit, die in einem das Gebäude umgebenden Baugrund angeordnet ist, beschrieben. Das Gebäude zeichnet sich dadurch aus, daß die Fundamenteinheit einen nach unten konvex gekrümmten Abschnitt aufweist. Die Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit und des Baugrundes sind so abgestimmt, daß infolge von Erdbeben auftretende Horizontalkräfte ein Verschwenken der Fundamenteinheit um ihren Schwenkpunkt bewirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebäude mit mindestens einer tragenden Fundamenteinheit, die in einem das Gebäude umgebenden Baugrund angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, daß insbesondere die bei Erdbeben auftretenden Horizontalkräfte zu verheerenden Schäden führen. Derartige Kräfte treten in Abhängigkeit von den jeweiligen Erdstößen nur kurzfristig auf, bewirken jedoch aufgrund ihrer Heftigkeit große Zerstörungen an Gebäuden. Es sind diverse Gebäudekonstruktionen entwickelt worden, um das Ausmaß dieser Zerstörungen einschränken zu können. Erfindungsgemäß soll eine weitere Lösung zur Verfügung gestellt werden.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Gebäude zu schaffen, das eine besonders große Erdbebensicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gebäude der eingangs wiedergegebenen Art dadurch gelöst, daß die Fundamenteinheit einen nach unten konvex gekrümmten Ab schnitt aufweist und daß die Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit und des Baugrundes so abgestimmt sind, daß infolge von Erdbeben auftretende Horizontalkräfte ein Verschwenken der Fundamenteinheit um ihren Schwenkpunkt bewirken.
Die erfindungsgemäße Lösung weicht daher vom Prinzip einer starr im Baugrund verankerten Fundamenteinheit ab und schlägt statt dessen eine Fundamenteinheit vor, die flexibel auf entsprechend große Horizontalkräfte reagiert und durch diese aus ihrer Lage heraus verschwenkbar ist. Ein derartiges Verschwenken soll sowohl in Vertikalrichtung als auch durch Torsionskräfte in einer Horizontalebene möglich sein. Diese Verschwenkbarkeit wird durch den nach unten konvex gekrümmten Abschnitt der Fundamenteinheit gesichert, wobei die Fundamenteinheit und der umgebende Baugrund so aufeinander abgestimmt sind, daß bei entsprechend hohen Horizontalkräften, wie sie bei Erdstößen auftreten, ein Verschwenken möglich ist. Das bedeutet, daß sowohl die Materialien als auch die Abmessungen der Fundamenteinheit und des umgebenden Baugrundes aufeinander abgestimmt sind, d.h. insbesondere die Reibungskoeffizienten beider Materialien, die Lage des Schwerpunktes des Gebäudes, die Abmessungen der Fundamenteinheit, die Gestaltung der Grenzfläche zwischen Fundamenteinheit und Baugrund etc.. Da der nach unten konvex gekrümmte Abschnitt in sämtlichen Schnittebenen gekrümmt ist, bewirken aus allen Richtungen angreifende Horizontalkräfte einen entsprechenden Schwenkvorgang, d.h. auch Torsionskräfte, die versuchen, das Gebäude zu drehen. Alles in allem ergibt sich daher eine flexible Reaktion auf die auftretenden Horizontalkräfte, die in weitgehendem Umfang eine Beschädigung des Gebäudes ausschließt.
Bei der tragenden Fundamenteinheit des Gebäudes kann es sich um eine Bodenplatte, eine Säule, einen Pfahl, einen Pfosten, ein Streifenfundament etc. handeln. Derartige Einheiten können mehrfach vorhanden sein. Beispielsweise kann das Gebäude eine einzige durchgehende starre Bodenplatte besitzen, aber auch eine Vielzahl von Pfählen, Pfosten u. dgl.. In jedem Fall weist die Fundamenteinheit den nach unten konvex gekrümmten Abschnitt auf.
Die Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit und des umgebenden Baugrundes sind vorzugsweise so ausgewählt, daß andere Horizontalkräfte (Windkräfte etc.) als die bei Erdbeben auftretenden Horizontalkräfte keine wesentliche Verschwenkung des Gebäudes bewirken.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, das der konvex gekrümmte Abschnitt halbkugelförmig ausgebildet ist. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der konvex gekrümmte Abschnitt als halbes Ellipsoid ausgebildet.
Der das Gebäude umgebende Baugrund ist zweckmäßigerweise als eine die Fundamenteinheit umgebende Wanne ausgebildet. Als Material, aus dem die Wanne besteht bzw. mit dem die Wanne gefüllt ist, können Materialien verwendet werden, die in Abstimmung mit der Fundamenteinheit die gewünschte Reibung liefern, um die Schwenkbewegungen zu zulassen. Derartige Materialien, die vorzugsweise auch einen gewissen Dämpfungseffekt besitzen, sind vorzugsweise Kies, Sand etc..
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Schwerpunkt des Gebäudes so angeordnet ist, daß nach dem Verschwenken der Fundamenteinheit ein automatisches Zurückschwenken erfolgt. Hierbei erfolgt eine automatische Rückstellung des Gebäudes nach Art eines „Stehaufmännchens". Dieser Effekt tritt natürlich nur bei einem Verschwenken bzw. Verkippen in einer Vertikalebene auf. Bei einem Verschwenken bzw. Verdrehen in einer Horizontalebene ist eine Zurückbewegung nicht möglich. Ein „Verdrehen" des Gebäudes bei einem auftretenden Erdbeben ohne Rückführung in die Ausgangsstellung muß damit hierbei in Kauf genommen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch ein Gebäude gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Draufsicht auf das Gebäude der 1; und
3 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Gebäudes einer zweiten Ausführungsform.
Das in 1 im Vertikalschnitt schematisch gezeigte Gebäude 1 hat eine in Breitenabmessung gegenüber diesem erweiterte Bodenplatte 2, die als Fundamenteinheit dient. Die Bodenplatte weist einen nach unten konvex gekrümmten Abschnitt 3 auf, der eine Teilkugel bildet.
Das Gebäude 1 ist in einer aus Kies bestehenden Wanne 5 gelagert.
Treten beispielsweise bei einem Erdbeben Horizontalkräfte auf, wie sie durch den Pfeil in 1 verdeutlicht sind, erfolgt in diesem Falle, da der Schwerpunkt des Gebäudes unterhalb der Angriffslinie der Horizontalkräfte liegt, ein Verschwenken des Gebäudes um den Schwerpunkt (Schwenkpunkt) entlang der Grenzfläche zwischen dem konvex nach unten gekrümmten Abschnitt 3 und dem Baugrund 5. Das Gebäude gelangt in die gestrichelt gezeigte Stellung (übertrieben dargestellt). Ist die Horizontalkraft verschwunden, kehrt das Gebäude in seine Ausgangsstellung zurück.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Fundamenteinheit eines Gebäudes aus Pfählen 6 besteht, die an ihren unteren Enden mit nach unten konvex gekrümmten Abschnitten 8 versehen sind. Die Pfähle 6 tragen eine Bodenplatte 7. Auch hier befindet sich die Fundamenteinheit in einer aus einem geeigneten Bettungsmaterial, beispielsweise Kies, bestehenden Bodenwanne 5. Die Erdoberfläche ist mit 4 gekennzeichnet. Bei dieser Ausführungsform tritt ein entsprechender Effekt ein wie bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform. Seitlich, d.h. horizontal, an der Fundamenteinheit angreifende Kräfte führen zu einem Verschwenken der Pfähle 6, die danach wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren.
Vorstehend wurden bei Erdbeben auftretende Horizontalkräfte erwähnt. Dies schließt nicht aus, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch entsprechende Wirkungen bei Vertikalkräften infolge von Erdbeben entfalten.

Claims

Gebäude mit mindestens einer tragenden Fundamenteinheit, die in einem das Gebäude umgebenden Baugrund angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fundamenteinheit (2, 6) einen nach unten konvex gekrümmten Abschnitt (3, 8) aufweist und daß die Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit (2, 6) und des Baugrundes (5) so abgestimmt sind, daß infolge von Erdbeben auftretende Horizontalkräfte ein Verschwenken der Fundamenteinheit (2, 6) um ihren Schwenkpunkt bewirken.
Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Abschnitt (3, 8) teilkugelförmig, insbesondere halbkugelförmig, ausgebildet ist.
Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Abschnitt (3, 8) als Teilellipsoid, insbesondere halbes Ellipsoid, ausgebildet ist.
Gebäude nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Baugrund (5) als eine die Fundamenteinheit (2, 6) umgebende Wanne ausgebildet ist.
Gebäude nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fundamenteinheit (2) als Bodenplatte ausgebildet ist.
Gebäude nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des Gebäudes (1) so angeordnet ist, daß nach dem Verschwenken der Fundamenteinheit (2, 6) ein automatisches Zurückschwenken erfolgt.