DE1283759B

DE1283759B - Dreipunktlagerung von Bauwerken, Maschinen od. dgl.

Info

Publication number: DE1283759B
Application number: DEP32668A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arno Penkuhn
Original assignee: ARNO PENKUHN DIPL ING
Current assignee: ARNO PENKUHN DIPL ING
Priority date: 1963-09-26
Filing date: 1963-09-26
Publication date: 1968-11-21
Also published as: US3347002A

Description

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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.

Claims

Patentansprüche: 1. Dreipunktlagerung von Bauwerken, Ma-C schinen od. dgl., insbesondere in Erdbeben- oder Bergschadensgebieten, mit drei voneinander getrennten Grundplatten, auf denen je ein kugelc bewegliches Lager angeordnet ist, wobei außerdem eine horizontale Verschiebungsmöglichkeit des Bauwerks vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Bauwerks (1) od. dgl. drei am unteren Ende gelenki 'g ausgebildete Füße (2, 17, 27) befestigt sind, von denen ein Fuß horizontal begrenzt schiebbar in einer konkaven Laaerschale (2, 22, 26) ruh' " deren Ausdehnung mehrfach größer als die Aufstandfläche des Fußes ist, und ein weiterer Fuß horizontal unverschieblich gehalten ist, während der dritte Fuß horizontal verschieblich auf einer ebenen Grundplatte (C) ruht.
2. Dreipunktlagerung von Bauwerken, Maschinen od. dgl., insbesondere in Erdbeben- oder Der-schadensgebieten, mit drei voneinander aetrennten Grundplatten, auf denen je ein kugelbewegliches Lager angeordnet ist, wobei außerdem eine horizontale Verschiebun-smö-lichkeit des Bauwerks vorgesehen ist, dadurch -ekennzeichnet, daß an der Unterseite des Bauwerks (1) od. d-. drei am unteren Ende gelenkig ausgebildete Füße (2, 17, 27) befestigt sind, von denen zwei horizontal begrenzt schiebbar in je einer konkaven Lagerschale (12, 22, 26) ruhen, deren Ausdehnuno, mehrfach größer als die Aufstandfläche des Fußes ist. 3. Gelenkiges Lager für die Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (2) am unteren Ende kugelförmig ausgebildet ist. 4. Gelenkiges Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (2) an seinem kugelförmigen Ende mit einem schwenkbaren Schuh (9, 16) versehen ist. 5. Gelenkiges Lager für die Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (17) mittels eines Kardangelenks mit einem Schuh (21) verbunden ist. 6. Gelenkices Laaer für die Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (27) um seine lotrechte Achse drehbar am Bauwerk befestigt ist und mittels einer waaggerechten Gelenkachse (31) mit einem Schuh (32) verbunden ist. 7. Gelenkic, s Laaer nach einem der Anle C sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die C Grundplatte durch eine horizontale Fuge unterteilt ist, in der waagerecht und lotrecht wirkende Dämpfungsglieder (21) angeordnet sind. C, C C In Betracht -ezo-ene Druckschriften: C C Deutsche Patentschrift Nr. 624 955; deutsche Auslegeschrift Nr. 1108 890; österreichische Patentschrift Nr. 148 394; britische Patentschriften Nr. 251308, 472 883, USA.-Patentschrift Nr. 2 014 643; »Stahl und Eisen«, Nr. 15/1957, S. 1019 bis 1023; Brennecke-Lohmeyer, »Der Grundbau«, 4. Auflage, Band 3, Verlag von Wilhelm Ernst und Sohn, C Berlin 1934, S. 397, 398.