DE69431400T2

DE69431400T2 - Erdbebensicheres konstruktionssystem

Info

Publication number: DE69431400T2
Application number: DE69431400T
Authority: DE
Inventors: John Cunningham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-05-03
Filing date: 1994-05-03
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2014-05-04
Also published as: DE69431400D1; JP3626973B2; UY23769A1; NZ267767A; AU7016094A; US5590506A; JPH09500181A; EP0698156A4; CN1125471A; EP0698156B1; EP0698156A1; AU689782B2; CN1071393C; WO1994025687A1; KR100430875B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Tragen eines Bauelements und insbesondere ein homöostatisches System zum derartigen Tragen eines Bauelements, daß die Tragstruktur unerwarteten, nicht häufig auftretenden Stößen widersteht, die beispielsweise während eines Erdbebens oder einer anderen Katastrophe auftreten könnten, und das das Bauelement gegen Änderungen der Höhe oder der Stabilität der Fläche, auf der die Tragstruktur ruht, isoliert.
Gebäude und andere Baustrukturen können an Orten gebaut werden, an denen solche Strukturen für Beschädigungen durch seismische Stöße empfindlich sind. Herkömmliche Bauverfahren führen häufig zu im wesentlichen starren Strukturen, also zu Strukturen, die beim Einwirken einer externen Kraft nicht erheblich nachgeben. Wenn eine externe Kraft auf eine solche starre Struktur einwirkt, kann innerhalb der Struktur eine Vielzahl von Zug-, Druck- und Biegekräften erzeugt werden. Falls die externe Kraft hoch genug ist, kann die Struktur versagen, was zu einer Beschädigung der Struktur und zu dem Risiko, daß Personen und Immobilien in und um die Struktur beschädigt werden, führen kann. Zum Verringern des Risikos solcher Geschehnisse fordern bestehende Verfahren zum Bau starrer Strukturen an solchen Orten häufig das Überdimensionieren mindestens einiger Teile dieser Strukturen.
Verfahren zum Bau starrer Strukturen können die Verwendung von Vorrichtungen, wie Gummilagern, die einen Kern aus Blei zum Absorbieren von Wärme enthalten, aufweisen, um diese Strukturen mit einem gewissen Grad an seismischer Isolation zu versehen. Diese isolierenden Vorrichtungen haben mehrere bekannte Nachteile. Die Vorrichtungen hängen von der Wechselwirkung spezialisierter Materialien ab, von denen einige dazu neigen, sich im Laufe der Zeit zu verschlechtern, was zu einer verringerten Schutzfähigkeit oder zu erhöhten Kosten, die beim periodischen Austauschen auftreten, führt. Es ist auch unwahrscheinlich, daß bekannte Lager auf die Größe der Verschiebungen reagieren können, die mit einem schweren seismischen Ereignis verbunden sind. Lager, denen es an ausreichender Stoßaufnahmefähigkeit fehlt, können die Wirkungen seismischer Stöße verstärken statt minimieren.
Andere bekannte Bauverfahren führen zu flexiblen Strukturen, die einer externen Kraft nachgeben können. Weil es diesen Strukturen jedoch im allgemeinen an Mitteln zum wirksamen Abführen von Energie fehlt, neigen sie dazu, die beim Einwirken einer externen Kraft auftretende Energie nach Art einer Feder zu speichern, was zu unerwünschten Schwingungen der Strukturen führt. Solche Schwingungen können die Verwendung einer flexiblen Struktur, beispielsweise während Starkwindzuständen, unmöglich machen. Unter noch extremeren Bedingungen können Schwingungen einer flexiblen Struktur zu einer Beschädigung der Struktur und zum Risiko, daß Personen und Immobilien beschädigt werden, führen, wie vorstehend beschrieben wurde.
Gebäude und andere Baustrukturen können auch an Orten gebaut werden, an denen Boden- oder andere Oberflächenbedingungen nicht für das Errichten der Strukturen direkt auf dem Boden geeignet sind. In diesen Fällen können die Gebäude auf einer Plattform oder einer ähnlichen Struktur, die über dem Boden getragen wird, errichtet werden. Herkömmliche Verfahren zum Tragen von Strukturen über einer Fläche haben die gleichen Nachteile wie die vorstehend beschriebenen Gebäudekonstruktionsverfahren. Weiterhin sind diese herkömmlichen Verfahren im allgemeinen beim Isolieren der Strukturen gegenüber Änderungen der Höhe oder der Stabilität der Fläche, auf der die Tragstruktur ruht, unwirksam. Beispielsweise können eine Erosion oder ein Setzen lose gepackter Böden die Höhe eines Teils der Fläche ändern, auf der die. Tragstruktur ruht. Änderungen des Wasserspiegels oder das jahreszeitliche Gefrieren und Tauen des Bodens in sehr kalten Regionen unter Einschluß eines Dauerfrostbodens können die Beschaffenheit der unter einer Struktur liegenden Fläche beeinträchtigen. Derartige Flächenänderungen können auf herkömmliche Tragstrukturen übertragen werden, was zu einer Beschädigung der darauf errichteten Struktur und zum Risiko, daß Personen und Immobilien beschädigt werden, führt, wie vorstehend beschrieben wurde.
In US-A-5 205 528 ist ein System offenbart, in dem ein längliches elastisches Element angeordnet ist, wobei sich ein Mittelteil zwischen einem Paar von Tragelementen und Endteilen erstreckt, die sich in Längsrichtung über ein Paar von Tragelementen hinaus erstrecken. Das längliche Element kann proportional zum Betrag einer auf seinen Mittelteil zwischen den Endteilen wirkenden Last gebogen werden. Eine Tragfläche an jedem Tragelement greift in einem Abstand innen von jedem der Enden des länglichen Elements an das längliche Element an.
In US-A-4 946 128 ist eine Anordnung offenbart, bei der ein Paar elastischer Elemente auf entgegengesetzten Seiten eines starren Elements angebracht ist, wobei sich die Enden der elastischen Elemente distal des starren Elements in Längsrichtung über ein Paar von Tragelementen hinaus erstrecken, wobei das starre Element zwischen dem Paar von Tragelementen angeordnet ist. Die elastischen Elemente können sich proportional zum Betrag einer auf den starren Teil wirkenden Last biegen. Tragflächen (108) greifen in einem Abstand innen, bezüglich der Enden der elastischen Elemente distal des starren Elements an die elastischen Elemente an.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung einfacher Konstruktionstechniken und materialien verwirklicht werden, benötigt eine minimale Wartung und ist in der Lage, auf Verschiebungen mit einem großen Betrag zu reagieren. Die vorliegende Erfindung sieht ein System zum Tragen eines Bauelements auf einer Struktur vor, deren Elemente in einem verhältnismäßig stabilen Gleichgewichtszustand sind oder zu diesem hin tendieren. Homöostase ist als "ein verhältnismäßig stabiler Gleichgewichtszustand oder eine Tendenz zu einem solchen Zustand zwischen den verschiedenen, jedoch voneinander abhängigen Elementen oder Gruppen von Elementen eines Organismus oder einer Gruppe" definiert (Webster's New Collegiate Dictionary, G. & C. Merriam Co., 1976). Daher kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung als ein homöostätisches System bezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Baustruktur mit einem darin isoliert angeordneten Bauelement vor, welche aufweist:
ein Paar fester Traghalter, die in einander gegenüberliegender Anordnung einen Abstand in Querrichtung voneinander aufweisen und an der Baustruktur angebracht sind,
eine Tragfläche, die jeweils auf einem Traghalter vorgesehen ist, um an einem länglichen elastischen Element anzugreifen, und
ein Paar elastischer Elemente, die mit gegenüberliegenden Seiten eines Bauelements verbunden sind und sich jeweils von einer Gleichgewichtsposition zur Einnahme einer stärker abwärts geneigten Position biegen können, wenn das jeweilige elastische Element an einer Stelle gehalten ist, die von dem dem Bauelement fernen Ende einen nach innen gerichteten Abstand aufweist, und auf das dem Bauelement nahen Ende eine Last wirkt,
wobei das Bauelement zwischen dem genannten Paar Traghalter angeordnet ist, während die dem Bauelement fernen Enden des elastischen Elements in Längsrichtung über das Paar Traghalter hinaus verlaufen, und
wobei die elastischen Elemente mit Angriff an den Tragflächen auf ihren entsprechenden Traghaltern so angeordnet sind, daß sich die dem Bauelement fernen Enden der elastischen Elemente aufgrund eines Biegens des jeweiligen dem Bauelement nahen Endes des elastischen Elements oder aufgrund von auf einen der Traghalter einwirkenden externen Kräften gegenüber ihren entsprechenden Traghaltern gleitend bewegen können,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Baustruktur außerdem einen Rahmen mit einem Paar in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordneter, gegenüberliegender Elemente aufweist,
wobei an einer unteren Fläche jedes gegenüberliegenden Elements ein Traghalter aufgehängt ist.
Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zum Isolieren eines Bauelements innerhalb einer Baustruktur vor, welches die folgenden Schritte aufweist:
Bilden eines Paars fester Traghalter, die in einander gegenüberliegender Anordnung in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordnet und mit der Baustruktur verbunden sind,
Ausbilden jedes der Traghalter mit einer Tragfläche zum Angriff an einem länglichen elastischen Element,
Verbinden eines ersten Endes jedes Paars elastischer Elemente mit gegenüberliegenden Seiten eines Bauelements, wobei sich jedes elastische Element von einer Gleichgewichtsposition zur Einnahme einer stärker nach unten geneigten Position biegen kann, wenn das jeweilige elastische Element an einer Stelle gehalten wird, die von dem dem Bauelement fernen Ende einwärts gerichtet einen Abstand aufweist, und auf das dem Bauelement nahen Ende eine Last wirkt,
Anordnen des Bauelements zwischen dem Paar Traghalter, wobei die dem Bauelement fernen Enden des elastischen Elements in Längsrichtung über das Paar Traghalter hinaus verlaufen, und
Anordnen der elastischen Elemente mit Angriff an den Tragflächen auf ihren entsprechenden Traghaltern, damit sich die dem Bauelement fernen Enden der elastischen Elemente aufgrund eines Biegens des jeweils dem Bauelement nahen Endes des elastischen Elements oder aufgrund auf einen der Traghalter einwirkender externer Kräfte bezüglich ihrer entsprechenden Traghalter gleitend bewegen können,
gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
Versehen der Baustruktur mit einem Rahmen, der ein Paar in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordneter gegenüberliegender Elemente aufweist, und
Aufhängen eines Traghalters an einer unteren Fläche eines jeweiligen der gegenüberliegenden Elemente.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist dafür eingerichtet, einen Gleichgewichtszustand zwischen den elastischen Elementen und dem Gewicht des Bauelements herzustellen.
Ausgehend von einem Zustand, in dem die elastischen Elemente und das Bauelement im Gleichgewicht sind, bewirkt eine auf das Bauelement wirkende Zusatzlast, daß sich die elastischen Elemente aus einer ersten Gleichgewichtsposition um einen Betrag biegen, der zum Betrag der Zusatzlast proportional ist, und daß sie eine zweite, stärker nach unten gebogene Position annehmen. Die Enden der elastischen Elemente gleiten um eine Strecke, die auch zum Betrag der Zusatzlast proportional ist, gegenüber den Tragflächen, wenn die elastischen Elemente nach unten gebogen werden. Die Bewegung der elastischen Elemente stellt einen neuen Gleichgewichtszustand zwischen den sich biegenden elastischen Elementen und der ausgeübten Gesamtlast her, die aus dem Gewicht des Bauelements und der Zusatzlast besteht. Wenn die Zusatzlast entfernt wird, neigen die elastischen Elemente dazu, ihre Biegung zu beseitigen, wobei sie im wesentlichen in die gleiche Position wie die ursprüngliche Gleichgewichtsposition zurückkehren. Die Enden der elastischen Elemente gleiten eine entsprechende Strecke in entgegengesetzter Richtung, wobei sie auch im wesentlichen in ihre ursprünglichen Gleichgewichtspositionen zurückkehren. Die elastischen Elemente biegen sich und die Enden der elastischen Elemente gleiten in ähnlicher Weise ansprechend auf eine auf den Boden des Bauelements ausgeübte nach oben wirkende Kraft oder ansprechend auf eine auf beliebige der Tragelemente ausgeübte Kraft.
Durch das Biegen und Gleiten der elastischen Elemente ansprechend auf Änderungen der von der Struktur getragenen Last können Stöße und Energie absorbierende Funktionen ausgeführt werden, wenn die elastischen Elemente an die Tragflächen angreifen. Die absorbierte Energie wird in erster Linie in Form von Wärme abgeführt, die durch den Reibungskontakt zwischen den elastischen Elementen und den Tragflächen erzeugt wird. Vorzugsweise greifen die elastischen Elemente während des Biegens unter einer Last bei einem bevorzugten Winkel, also einem Winkel innerhalb des Bereichs von etwa 25 bis etwa 50 Grad gegenüber einer senkrechten Tragachse für die Struktur an die Tragflächen an, wobei anerkannt wird, daß außerhalb dieses Bereichs liegende Winkel auch das gewünschte Ergebnis erreichen und von der vorliegenden Erfindung abgedeckt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein schematischer Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird,
Fig. 2 ist ein schematischer Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird, wobei die Struktur bei Einwirken einer Zusatzlast dargestellt ist,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung getragen wird,
Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht eines Teils eines Trägers für ein Bauelement gemäß der Erfindung aus Fig. 3,
Fig. 5 ist ein Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung getragen wird,
Fig. 6 ist eine Draufsicht eines Bauelements, das von einer erfindungsgemäßen Struktur aus Fig. 5 getragen wird,
Fig. 7 ist ein Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird,
Fig. 8 ist eine Draufsicht eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß dem Vergleichsbeispiel aus Fig. 7 getragen wird,
Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird; worin ein Seitenriß der Tragstruktur dargestellt ist,
Fig. 10 ist ein Seitenriß eines Trägers gemäß dem Vergleichsbeispiel aus Fig. 7,
Fig. 11 ist ein Seitenriß eines von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragenen Bauelements,
Fig. 12 ist eine Endansicht der Tragstruktur aus Fig. 11,
Fig. 13 ist eine Draufsicht der Tragstruktur aus Fig. 11,
Fig. 14 ist eine Draufsicht mehrerer Tragstrukturen gemäß dem Vergleichsbeispiel aus Fig. 11,
Fig. 15 ist ein Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird,
Fig. 16 ist ein Seitenriß eines Bauelements, das von einer Struktur gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung getragen wird, worin ein zusammengesetztes längliches Element dargestellt ist,
Fig. 17 ist ein Seitenriß eines unbelasteten, zusammengesetzten länglichen Elements gemäß dem Vergleichsbeispiel aus Fig. 16,
Fig. 18 ist eine Detailansicht eines einzelnen Elements des zusammengesetzten länglichen Elements aus Fig. 17,
Fig. 19 ist eine Schnittansicht mehrerer einzelner Elemente aus Fig. 17, die als ein größeres zusammengesetztes längliches Element verbunden sind, und
die Fig. 20a 20d sind Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen einzelner länglicher Elemente und zusammengesetzter Formen für eine Ansammlung länglicher Elemente.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)

Erstes Vergleichsbeispiel

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 und 2 eine Struktur 100 zum Tragen eines Bauelements 102 gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Paar in Querrichtung beabstandeter fester Tragelemente 104 kann von einer Fläche 106 getragen werden. Jedes Tragelement 104 kann eine Tragfläche 108 zum Angriff an ein längliches Element 110 aufweisen. Die Tragfläche 108 kann zur Mitte der Struktur hin nach unten geneigt sein. Die Tragfläche kann eine Rinne aufweisen, wie in den Fig. 8 und 10 dargestellt ist.
Ein längliches Element 110 kann so angeordnet werden, daß sich ein Mittelteil 112 zwischen einem Paar von Tragelementen 104 erstreckt und sich Endteile 114 in Längsrichtung über das Paar von Tragelementen 104 hinaus erstrecken. Das längliche Element 110 ist in der Lage, mindestens einen Teil eines Bauelements zu tragen. Das längliche Element 110 ist auch in der Lage, sich proportional zum Betrag einer auf seinen Mittelteil 112 zwischen den Endteilen 114 wirkenden Last 116 zu biegen. Eine Tragfläche 108 kann in einem Abstand innen bezüglich der Enden 114 des länglichen Elements 110 an das längliche Element 110 angreifen.
Das längliche Element 110 greift vorzugsweise unter einem optimalen Winkel 118 innerhalb des Bereichs von etwa 25 bis etwa 50 Grad gegenüber einer vertikalen Tragachse für die Struktur an die Tragfläche 108 an, wenn eine Last einwirkt. Der Winkel 118 ermöglicht es der Tragstruktur 100, Stöße und Energie optimal zu absorbieren, wie nachstehend beschrieben wird. Außerhalb dieses bevorzugten Bereichs liegende Winkel funktionieren auch und sind im Schutzumfang dieser Erfindung enthalten.
Ein Bauelement 102 kann zusammen mit dem länglichen Element 110 angeordnet werden. Das Bauelement 102 kann bezüglich des länglichen Elements 110 eine horizontale, vertikale oder andere Orientierung haben. Das System stellt einen Gleichgewichtszustand zwischen einer Biegung des länglichen Elements 110 und dem Gewicht des Bauelements 102 her.

Erste Ausführungsform

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere horizontale Bauelemente 102 unabhängig innerhalb eines Rahmens 120 eines Gebäudes 122 getragen werden. Die in Querrichtung beabstandeten festen Tragelemente 104 stehen in Verbindung mit dem Rahmen 120. Jede der Tragflächen oder Tragmechanismen 108 eines Paars von Tragelementen 104 kann im wesentlichen in der gleichen Höhe bezüglich des Rahmens 120 angeordnet werden. Das längliche Element 110 kann an die Tragmechanismen 108 der Tragelemente 104 angreifen.
Das längliche Element 110 kann ein Kombinationselement sein, welches einen starren Mittelteil 124 mit gegenüberliegenden Seiten 125 und flexible Endteile 126, die an jeder der Seiten 125 angebracht sind, aufweist. Die flexiblen Endteile 126 können durch Befestigungseinrichtungen 128 in der Art von Bolzen an den Seiten 125 des starren Mittelteils 124 angebracht sein.
Ein Bauelement 102 kann in Verbindung mit dem länglichen Element 110 angeordnet werden, Vorzugsweise wird das Bauelement 102 horizontal zwischen in Querrichtung beabstandeten festen Tragelementen 104 angeordnet, um einen Mittelteil des Bodens des Gebäudes 122 zu bilden. Der Mittelteil 102 des Bodens kann bezüglich Randteilen 130 des Bodens, die mit dem Gebäuderahmen 120 verbunden sind, beweglich sein. Es ist ein ausreichender horizontaler Freiraum 132 zwischen den Randteilen 130 und dem Mittelteil 102 vorgesehen, um eine Bewegung des Mittelteils 102 auf seinen Tragelementen 104 zu ermöglichen. Innenwände oder Trennwände 134, die auf dem Mittelteil 102 des Bodens angeordnet sind, können so bemessen sein, daß zwischen den Wänden 134 und einem darüberliegenden länglichen Element 110 innerhalb des Gebäudes 122 ein ausreichender vertikaler Freiraum 136 bereitgestellt wird. Der vertikale Freiraum 136 kann eine Bewegung des Mittelteils 102, auf dem die Wände 134 angeordnet sind, bezüglich seiner Tragelemente 104 ermöglichen.
Eine Rampe 138 kann über jedem horizontalen oder vertikalen Zwischenraum 132 zwischen dem Mittelteil 102 und den Randteilen 130 des Bodens liegen, um den Zugang von den Randteilen 130 zum Mittelteil 102 und umgekehrt zu erleichtern, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Rampe 138 kann durch Anbringungseinrichtungen 140, wie Scharniere, die sich in einer Vertiefung 141 der Bodenfläche befinden, am Mittelteil 102 und an den Randteilen 130 des Bodens angebracht sein, wie durch die gepunkteten Linien in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Rampe 138 kann bezüglich des Mittelteils 102 und der Randteile 130 des Bodens, beispielsweise durch Rollen 142 oder eine andere verschiebbare Einrichtung, beweglich sein.

Zweite Ausführungsform

In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der Teile eines Gebäudes 144 von einer Struktur getragen werden. Das längliche Element 110 kann ein Kombinationselement mit einem starren Mittelteil 124 aufweisen. Ein Paar vertikaler Bauelemente 125a kann von gegenüberliegenden Seiten 125 des starren Mittelteils 124 ausgehen. Der Boden oder die Böden 103 des Gebäudes 144 können von den vertikalen Elementen 125a getragen werden. Ein flexibler Endteil 126 kann an der Außenfläche von jedem der vertikalen Bauelemente 125a befestigt sein. Die flexiblen Endteile können durch Schweißen, Bolzen oder andere geeignete Mittel an den Elementen 102 oder 125a befestigt werden. Alternativ kann der starre Mittelteil 124 des länglichen Elements 110 ein horizontales Bauelement aufweisen, von dem ein Boden 103 getragen werden kann. Die flexiblen Endteile 124 können in der vorstehend beschriebenen Weise an gegenüberliegenden Seiten 125 des starren Mittelteils 124 befestigt sein.
In Querrichtung beabstandete feste Tragelemente 104, die an gegenüberliegenden Seiten 146 des Gebäudes 144 angeordnet sind, greifen in einem Abstand innen bezüglich der Enden 114 an die flexiblen Endteile 126 des länglichen Elements 110 an. Das längliche Element 110 kann an Tragflächen 108 angreifen, die mit den festen Tragelementen 104 verbunden sind, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Die Tragflächen 108 können innerhalb der festen Tragelemente 104 angeordnet sein, wobei die Enden des länglichen Elements 110 bezüglich der Tragflächen 108 innerhalb der festen Tragelemente 104 beweglich sind.
Das gesamte Gebäude 144 kann bezüglich der festen Tragelemente 104 beweglich sein. Das Gebäude 144 kann zu Zwecken verwendet werden, bei denen eine Isolation gegenüber seismischen Stößen oder Oberflächenbedingungen erforderlich ist. Die Tragelemente 104 können mit Zugangseinrichtungen 148 versehen sein, so daß das Innere der Tragelemente 104 für solche Zwecke, wie Parken, Versorgungseinrichtungen und Lager verwendet werden kann, bei denen keine Isolation erforderlich ist.
Der untere Boden oder die unteren Böden 150 in einem isolierten Gebäude 144 kann an einer Kombination länglicher Elemente 110 aufgehängt sein. Es kann zwischen dem untersten Teil 150 des Gebäudes 144 und der Bodenfläche 106 ein ausreichend großer vertikaler Freiraum 152 bereitgestellt werden, um eine Bewegung des Gebäudes 144 bezüglich seiner Tragelemente 104 zu ermöglichen. Eine verschiebbare Rampe 154 kann bereitgestellt werden, um jeden Zwischenraum 152 zwischen einer Tür 156 oder einer anderen Zugangseinrichtung im untersten Teil 150 des Gebäudes 144 und dem Boden 106 zu überlagern, um den Zugang zum Gebäude 144 zu erleichtern.

Zweites Vergleichsbeispiel

In den Fig. 7 und 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Gebäude 158 von einem Bauelement oder einer Plattform 102 getragen wird, die wiederum von einer Tragstruktur 100 getragen wird. Die Tragstruktur 100 kann mehrere längliche Elemente 110 aufweisen, die von einer entsprechenden Anzahl von Paaren von Tragelementen 104 getragen werden. Fig. 15 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der eine Anzahl von Gebäuden 158 oder anderer Strukturen auf einer solchen unterstützten Plattform 102 angeordnet sind. Die Plattform 102 in jeder dieser Anordnungen kann oberhalb oder unterhalb der Bodenfläche 106 positioniert sein.

Drittes Vergleichsbeispiel

In Fig. 10 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Bauelement oder eine Plattform 102 von einer Tragstruktur 100 getragen wird. Die Plattform 102 kann an eine vertikale Tragstruktur 160 angreifen, die mit, einer Traganbringung 162 verbunden ist, welche wiederum an ein längliches Element 110 angreifen kann, wie in den Fig. 9 12 dargestellt ist. Die vertikale Tragstruktur 160 kann mit vertikalen Traghaltern 164 versehen sein, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist.
Die Plattform 102 kann über die Tragstruktur 100 hinausragen, wie in den Fig. 11 und 15 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform muß die Plattform 102 über die Enden 114 der länglichen Elemente 110 gehoben werden, um einen angemessenen Freiraum 166 für das Biegen der länglichen Elemente 110 bereitzustellen. Dies kann erreicht werden, indem eine Abstandseinrichtung 168 zwischen einem länglichen Element 110 und der Plattform 102 angeordnet wird. Die Abstandseinrichtung 168 kann die vertikale Tragstruktur 160 aufweisen.

Viertes Vergleichsbeispiel

In Fig. 9 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein Gebäude 175 von einem Bauelement 178 getragen wird. Das Bauelement 178 kann statt der durchgehenden Plattform aus den Fig. 7 und 8 einen starren Rahmen aufweisen. Jedes Gebäudetragelement 176 des Gebäudes 175, wie eine Fundamentwand, kann von einem Teil des Rahmens 178 getragen werden. Eine Verstärkungseinrichtung 177 kann in Zusammenhang mit den Gebäudetragelementen 176 in der Nähe des Rahmens 178 bereitgestellt sein. Jeder Teil des Rahmens 178 kann von einer oder mehreren Tragstrukturen 100 getragen werden. Diese Ausführungsform der Erfindung kann insbesondere Anwendungen beim Nachrüsten einer existierenden Struktur 175 aufweisen, um die Struktur gegenüber seismischen Stößen oder Oberflächenbedingungen zu schützen, weil der Rahmen 178 und die mit ihm verbundenen Tragstrukturen 100 unterhalb der Gebäudetragelemente 176 einer existierenden Struktur 175 installiert werden können.
Wie aus den Fig. 7. 8 und 14 ersichtlich ist, können die Paare von Tragelementen 104 in einem vorgegebenen Muster zu dem anderen der Paare 104 angeordnet werden. In den Fig. 7 und 8 ist eine parallele Anordnung der Paare von Tragelementen 104 dargestellt, während in Fig. 14 ein versetztes senkrechtes Muster dargestellt ist. Die Paare von Tragelementen können auch in einem vorgegebenen Muster bezüglich eines Bauelements 102, 178 angeordnet werden. Beispielsweise kann eines von jedem Paar von Tragelementen in einem Bereich unterhalb des Bauelements 178 angeordnet werden, wobei das andere von jedem Paar außerhalb des Umfangs des Bauelements 178 angeordnet wird, so daß der Umfang des Bauelements oberhalb des Mittelteils 112 des von jedem Paar von Tragelementen getragenen länglichen Elements angeordnet ist, wie in Fig. 9 dargestellt ist.

Aufbau des länglichen Elements 110

Das längliche Element 110 kann ein Einheitselement sein, wie in den Fig. 1 2 dargestellt ist, oder es kann ein zusammengesetztes flexibles Element 170 sein, wie in Fig. 16 dargestellt ist. Das zusammengesetzte Element 170 kann, wie in Fig. 17 dargestellt ist, ein Bündel von in Fig. 18 dargestellten Untereinheiten 172 länglicher Elemente sein, welche von einem Halteband 174 oder mehreren Haltebändern 174, die in vorgegebenen Abständen entlang dem Bündel 170 angeordnet sind, zusammengehalten werden. In Fig. 19 ist das zusammengesetzte Element 170 im Querschnitt dargestellt, worin die Untereinheiten 172 und das Band 174 gezeigt sind. Eine längliche Untereinheit 172 kann einen hohlen oder massiven Querschnitt jeder geeigneten Form aufweisen; wie in den Fig. 20a d dargestellt ist. Der Querschnitt eines zusammengesetzten Elements 170 kann jede beliebige geeignete Form haben, wie in den Fig. 19 und 20a b dargestellt ist.

Arbeitsweise der Erfindung

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung funktioniert, wie nachstehend beschrieben wird, wobei nach Bedarf auf die Vergleichsbeispiele Bezug genommen wird. Beginnend mit einem anfänglichen Gleichgewichtszustand, in dem ein Bauelement 102, 178 mit dem Mittelteil 112 eines länglichen Elements 110 verbunden ist, wie in den Fig. 1 und 9 dargestellt ist, bewirkt eine Zusatzlast 116, die zwischen den Enden 114 des länglichen Elements 110 einwirkt, daß sich der Mittelteil 112 des länglichen Elements 110 aus einer ersten Gleichgewichtsposition um einen zum Betrag der Zusatzlast 116 proportionalen Wert biegt und eine zweite weiter nach unten gebogene Position annimmt, wie durch die gepunkteten Linien in den Fig. 2 und 9 dargestellt ist. Die Enden 114 des länglichen Elements 110 gleiten gegenüber ihren jeweiligen Tragflächen 108 um eine Strecke, die auch zum Betrag der Zusatzlast 116 proportional ist, wenn sich der Mittelteil 112 nach unten biegt. Die Bewegung des länglichen Elements 110 erzeugt einen neuen Gleichgewichtszustand zwischen dem gebogenen länglichen Element 110 und der einwirkenden Gesamtlast, die aus dem Gewicht des Bauelements 102, 178 und der Zusatzlast 116 besteht. Wenn die Zusatzlast 116 fortgenommen wird, wird die Biegung des Mittelteils 112 aufgehoben, wodurch der Mittelteil im wesentlichen in seine ursprüngliche und leicht gebogene Gleichgewichtsposition zurückkehrt. Die Enden 114 des länglichen Elements 110 gleiten eine entsprechende Strecke in entgegengesetzter Richtung, wodurch sie auch im wesentlichen in ihre ursprünglichen Gleichgewichtspositionen zurückkehren. In ähnlicher Weise biegt sich der Mittelteil 112 des länglichen Elements 110 nach oben und gleiten die Enden 114 bezüglich ihrer jeweiligen Tragflächen 108 ansprechend auf eine Kraft, die nach oben gegen den Boden des länglichen Elements 110 wirkt.
Wenn ein Bauelement mindestens zwei länglichen Elementen 110 zugeordnet ist, trägt jedes der länglichen Elemente 110 nur den Anteil des Bauelements 102, der direkt darüber einwirkt. Weiterhin ist jedes der Enden 114 zu einer einzigartigen und gesonderten Bewegung auf seiner jeweiligen Tragfläche 108 bezüglich einem der anderen, Enden 114 ansprechend auf das Biegen der Mittelteile 112 oder externe Kräfte, die auf irgendwelche der Tragelemente 104 einwirken, in der Lage. Falls eine einwirkende Kraft keines der Tragelemente 104 verschiebt, kehren das Bauelement 102, 178 und seine Tragstruktur 100 mit einer minimalen Schwingung im wesentlichen in ihre ursprünglichen Gleichgewichtspositionen zurück. Falls irgendwelche der Tragelemente 104 verformt werden oder verlorengehen, erreichen das Bauelement 102, 178 und seine Tragstruktur 100 einen neuen Gleichgewichtszustand, in dem die Verschiebung des Bauelements 102, 178 gegenüber seiner ursprünglichen Position proportional zum Produkt aus der Anzahl der verschobenen Enden 114 länglicher Elemente und der Gesamtverschiebung dieser Enden 114 und umgekehrt proportional zur Anzahl der Enden 114 länglicher Elemente, die von Tragelementen 104 unterstützt bleiben, sein kann. Anders ausgedrückt, ist die Gesamtverschiebung des Bauelements 102, 178 gegenüber seiner ursprünglichen Position im allgemeinen ein Bruchteil der Gesamtverschiebung der Enden 114, wobei der Zähler des Bruchs die Anzahl der verschobenen Enden 114 darstellt und der Nenner des Bruchs die Gesamtzahl der Tragenden 114 in der Struktur 100 darstellt. Wie beispielsweise durch die gepunkteten Linien in Fig. 9 dargestellt ist, ist der Bereich der horizontalen Bewegung 182 und der vertikalen Bewegung 184 für den Rahmen 178 und die davon getragene Wand 176 verhältnismäßig klein gegenüber dem Bereich der vertikalen Bewegung 180 des länglichen Elements 110 der Tragstruktur 100.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sollten nicht als einschränkend ausgelegt werden und können von Fachleuten modifiziert werden. Diese Modifikationen werden als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung und als innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche liegend angesehen.

Claims

1. . Baustruktur (100) mit einem darin isoliert angeordneten Bauelement (102), aufweisend:

ein Paar fester Trag-Halter (104), die in einander gegenüberliegender Anordnung einen Abstand in Querrichtung voneinander aufweisen und an der Baustruktur (100) angebracht sind,

eine Trag-Fläche (108), die jeweils auf einem Trag-Halter (104) vorgesehen ist, um an einem länglichen elastischen Element (110) anzugreifen, und

ein Paar elastischer Elemente (110), die mit gegenüberliegenden Seiten eines Bauelements (102) verbunden sind und sich jeweils von einer Gleichgewichtsposition zur Einnahme einer stärker abwärts geneigten Position biegen können, wenn das jeweilige elastische Element (110) an einer Stelle gehalten ist, die von dem dem Bauelement (102) fernen Ende einen nach innen gerichteten Abstand aufweist, und auf das dem Bauelement (102) nahen Ende (126) eine Last wirkt,

wobei das Bauelement (102) zwischen dem genannten Paar Trag-Halter (104) angeordnet ist, während die dem Bauelement (102) fernen Enden des elastischen Elements (110) in Längsrichtung über das Paar Trag-Halter (104) hinaus verlaufen, und

wobei die elastischen Elemente (110) mit Angriff an den Trag-Flächen (108) auf ihren entsprechenden Trag-Haltern (104) so angeordnet sind, daß sich, die dem Bauelement (102) fernen Enden der elastischen Elemente (110) aufgrund eines Biegens des jeweiligen dem Bauelement (102) nahen Endes (126) des elastischen Elements (110) oder aufgrund von auf einen der Trag-Halter (104) einwirkenden externen Kräften gegenüber ihren entsprechenden Trag-Haltern (104) gegenüber ihren entsprechenden Traghaltern (104) gleitend bewegen können,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Baustruktur (100) außerdem einen Rahmen mit einem Paar in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordneter, gegenüberliegender Elemente (120) aufweist,

wobei an einer unteren Fläche jedes gegenüberliegenden Elements (120) ein Trag- Halter (104) aufgehängt ist.

2. Struktur (100) nach Anspruch 1, wobei ein Boden von dem Bauelement (102) gehalten ist.

3. Struktur (100) nach Anspruch 2, wobei zwischen den Enden der elastischen Elemente (110) und einem über die Enden überhängenden Boden ein Freiraum vorgesehen ist.

4. Struktur (100) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Trag-Flächen (108) so angeordnet sind, daß sie an den elastischen Elementen (110) mit einem Winkel von etwa 25 bis etwa 50º bezüglich einer vertikalen Achse des jeweiligen Trag-Elements (104) angreifen.

5. Struktur (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (102) mehrere vertikal zueinander angeordnete Böden aufweist, und mehrere Paare elastischer Elemente (110) zwischen dem Bauelement (102) und jeweils entsprechenden Trag-Elementen (104) angeordnet sind, die an den gegenüberliegenden Elementen (120) des Rahmens angebracht sind.

6. Verfahren zur Isolierung eines Bauelements (102) innerhalb einer Baustruktur (100), mit folgenden Schritten:

Bilden eines Paars fester Trag-Halter (104), die in einander gegenüberliegender Anordnung in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordnet und mit der Baustruktur (100) verbunden sind,

Ausbilden jedes der Trag-Halter (104) mit einer Trag-Fläche (108) zum Angriff an einem länglichen elastischen Element (110),

Verbinden eines ersten Endes (126) jedes Paars elastischer Elemente (110) mit gegenüberliegenden Seiten eines Bauelements (102), wobei sich jedes elastische Element (110) von einer Gleichgewichtsposition zur Einnahme einer stärker nach unten geneigten Position biegen kann, wenn das jeweilige elastische Element (110) an einer Stelle gehalten wird, die von dem dem Bauelement (102) fernen Ende einwärts gerichtet einen Abstand aufweist, und auf das dem Bauelement (102) nahen Ende (126) eine Last wirkt,

Anordnen des Bauelements (102) zwischen dem Paar Trag-Halter (104), wobei die dem Bauelement (102) fernen Enden des elastischen Elements (110) in Längsrichtung über das Paar Trag-Halter (104) hinaus verlaufen, und

Anordnen der elastischen Elemente (110) mit Angriff an den Trag-Flächen (108) auf ihren entsprechenden Trag-Haltern (104), damit sich die dem Bauelement (102) fernen Enden der elastischen Elemente (110) aufgrund eines Biegens des jeweils dem Bauelement (102) nahen Endes des elastischen Elements (110) oder aufgrund auf einen der Trag-Halter (104) einwirkender externer Kräfte bezüglich ihrer entsprechenden Trag-Halter (104) gleitend bewegen können,

gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

Versehen der Baustruktur (100) mit einem Rahmen, der ein Paar in Querrichtung mit Abstand voneinander angeordneter gegenüberliegender Elemente (120) aufweist, und Aufhängen eines Trag-Halters (104) an einer unteren Fläche eines jeweiligen der gegenüberliegenden Elemente (120).

7. Verfahren nach Anspruch 6, mit einem Schritt zum Halten eines Bodens auf dem Bauelement (102).

8. Verfahren nach Anspruch 7 mit einem Schritt zum Vorsehen eines Freiraums zwischen den Enden der elastischen Elemente (110) und einem über die Enden überhängenden Boden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8 mit einem Schritt zum Anordnen der Trag- Flächen (108) zum Angriff der elastischen Elemente (110) mit einem Winkel im Bereich von etwa 25 bis etwa 50º gegenüber einer vertikalen Achse des jeweiligen Trag-Elements (104).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bauelement (102) mehrere vertikal zueinander angeordnete Böden aufweist und das Verfahren außerdem folgenden Schritt beinhaltet: Anordnen mehrerer elastischer Elemente (110) zwischen dem Bauelement (102) und einer entsprechenden Anzahl an Trag-Elementen (104), die an den gegenüberliegenden Elementen (120) des Rahmens angebracht sind.