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Die Erfindung betrifft ein Fundament für Gebäude, das eine Grundplatte aufweist, wobei das Fundament drei in den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnete Bodenplatten besitzt. Das Fundament soll für Gebäude beliebiger Art geeignet sein.
Insbesondere bei Gebäuden, die in erdbebengefährdeten Gebieten oder auf instabilem Untergrund, beispielsweise jungem Schüttgelände, errichtet werden, ergeben sich bei den bekannten Fundamenten Probleme, wenn sich der Untergrund ungleichmässig bewegt, beispielsweise ungleichmässig nachgibt.
Für herkömmliche Fundamente für übliche GebÅaudeformen - meist im wesentlichen rechteckig oder quadratisch - werden entsprechend bemessene Betonrahmen verwendet, die auch als Vierpunktabstützung aufgefasst werden können. In instabilem Gelände führen die bekannten Fundamente leicht zu Rissbildungen im Gebäude, so dass die auf den bekannten Fundamenten errichteten Gebäude in den hier in Betracht gezogenen Geländearten als gefährdet anzusehen sind. Eine Vierpunktabstützung ist bei Bewegungen des Untergrundes, z.
B. bei Senkungen oder Aufschiebungen, in jedem Fall gefährdet, da ein Teil des Fundamentes die Unterstützung verliert und dadurch zur Rissbildung führt, die sich in der Folge auf die Grundplatte des Gebäudes und weiter auf Gebäudeteile überträgt und zu weitreichenden Schäden bis zur Zerstörung des Gebäudes führen kann.
Aus der GB-1 364 298 A ist ein Gebäude bekannt, das über ein Tragesystem auf einem Fundament aus zwei längslaufenden Balken mit Querverbindungen ruht. Das Tragesystem besteht aus drei einstellbaren Hauptträgern und aus mehreren Stützen, die elastisch sind, um die Hauptlager zu entlasten. Der GB-1 364 298 A ist der Grundgedanke, drei Fundamentblöcke vorzusehen, nicht zu entnehmen, da bei der GB-1 364 298-A das Fundament aus längslaufenden Balken und Querverbindungen besteht und das Gebäude über ein System aus drei Hauptstützen ohne einer Vielzahl von Nebenstützen (elastisch) auf dem Fundament abgestützt ist. Zwar ist in der Beschreibungseinleitung der GB-1 364 298 A (Seite 1, Zeilen 36 bis 53) erwähnt ein Fundament als Dreipunkt-Lagerung auszubilden.
Allerdings werden diese punktförmigen Lagerungen (es sind auch Zwei- und Vierpunkt-Lagerungen beschrieben) wegen der elastischen Beanspruchung des Gebäudes als nachteilig hingestellt.
In der US-3 977 140 A sind verschiedene Ausführungsformen eines erdbebensicheren Tankes beschrieben. Gemäss der US-3 977 140 A wird ein sphärischer Tank durch eine Tankstützeinrichtung oder Beine, die auf einem Fundament errichtet sind, getragen, so dass der Tank im bestimmten Abstand vom Fundament angeordnet ist. Bei dem Tank der US-3 977 140 A ist weiters eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen, die einen inneren ringförmigen Teil aufweist, der über mehrere Dämpfglieder mit einem weiteren Ring verbunden ist, der am Fundament befestigt ist. Im Falle eines Erdbebens soll der Tank der US-3 977 140 A horizontal hin- und herschwingen können, da der Tank gegenüber dem Fundament durch die Füsse elastisch abgestützt wird. Diese Schwingungen werden durch die Dämpfungselemente gedämpft.
Die in der US-3 977 140 A gezeigten Fundamentsockel dienen nicht dazu, den Tank selbst abzustützen, sondern lediglich dazu, die Dämpfungselemente am Fundament zu befestigen
Aus der AT 405 198 B (vgl. auch WO 98/40566 A) ist ein Fundament der eingangs genannten Gattung bekannt, das aus drei in den Eckpunkten eines Dreiecks angeordneten Fundamentsockein besteht. Die Fundamentsockel der AT 405 198 B sind miteinander durch Verbindungsstreben verbunden. Auf den Fundamentsockeln aufliegend ist eine Grundplatte mit rechteckiger Umrissform lösbar befestigt. Bei dem Fundament der AT 405 198 B sind die Fundamentsockel innerhalb der Grundplatte angeordnet, so dass sich relativ grosse (meist dreieckförmige) Überhänge der Grundplatte ergeben.
Das bekannte Fundament ist für schwach tragende, beispielsweise moorige Böden geeignet, jedoch nicht für erdbebengefährdete Böden. Umgekehrt können die bekannten Dreipunktfundamente kaum in schwach tragende Böden verlegt werden. Geht man von einem Fundament aus, das sowohl für schwache, instabile Böden, als auch für erdbebengefährdete Böden geeignet sein soll, so zeigen die bekannten Ausführungen Mängel.
Eine Weiterbildung des Fundamentes der AT 405 198 B zeigt die AT 405 306 B (vgl. auch WO 98/40566 A). Auch die AT 405 306 B zeigt ein Fundament, das aus drei Fundamentsockeln besteht, auf denen eine Grundplatte aufliegt. Bei der AT 405 306 B sind die oberen Endflächen der Fundamentsockel kalottenförmig ausgebildet, so dass die Grundplatte auf den Fundamentsockeln
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lediglich punktförmig aufliegt. So kommt es, wenn sich einer der Fundamentsockel neigt, zu keinen Verkantungen, sondern die punktförmige Auflage zwischen Fundamentsockel und Grundplatte bleibt bestehen.
Um ein seitliches Verrutschen der Grundplatte gegenüber den Fundamentsockeln zu verhindern, sind im Bereich von zwei der drei Fundamentsockel an der Unterseite der Grundplatte nach unten abstehende Anschläge vorgesehen, die rings um die Fundamentsockel angeordnet sind.
Aus der WO 98/40566 A ist es auch bekannt, den Rahmen, auf dem die Grundplatte des Gebäudes aufliegt, über Auflager an Bodenplatten abzustützen. Die Auflager des Fundamentes der WO 98/50566 A besitzen konvex ausgebildete obere Endflächen, die von einem Aufsatz aus Hartbeton gebildet sein können. Vom Rahmen des Fundamentes der WO 98/40566 A stehen drei Anschläge nach unten ab, die um die Auflager herum angeordnet sind.
Die GB 978 678 A beschreibt einen Turm, der als Triangulierungspunkt dient, wobei der Turm eine im wesentlichen dreieckförmige Umrissform aufweist, und mit Füssen auf am Boden aufgelegten Platten abgestützt ist (s. Fig. 1a und 11). Die GB 978 678 A lehrt aber nicht ein Fundament für Gebäude, wenngleich drei in den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnete Bodenplatten vorgesehen sind.
Zu der australische Patentschrift AU-3467/66-A gilt genau das oben zur GB 978 678 A Gesagte, mit der Ausnahme, dass dort der Mast nicht als Triangulierungspunkt, sondern als Hochspannungsleitungsmast ausgebildet ist, und vier Füsse mit Unterlagsplatten aufweist.
Die SU 1 079 733 A beschreibt ein Brückenlager mit einem konvex geformten Stützteil, auf dem ein konkav geformtes Auflager angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fundament anzugeben, bei dem nicht nur die nachteilige Vierpunktabstützung mit den geschilderten Problemen vermieden, sondern auch die Grundplatte gut abgestützt ist, und das insbesondere auf instabilem Untergrund, beispielsweise in erdbebengefährdeten Gebieten (Aufschiebungen des Untergrundes) oder für junges Schüttgelände (ungleichmässige Senkungen des Untergrundes) verwendet werden kann.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Fundament der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst dass wenigstens eine der Bodenplatten ausserhalb der Umrissform des Gebäudes oder im Bereich der Umrissform (Aussenwand) des Gebäudes, das auf dem Fundament errichtet ist, angeordnet ist, und dass zwischen der Grundplatte des Gebäudes und den Bodenplatten ein Rahmen angeordnet ist.
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Fundamentes sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Fundamentes mit drei Bodenplatten, die in den Eckpunkten eines Dreieckes angeordnet sind und die gegebenenfalls durch Streben miteinander verbunden sind, ist die Anordnung wenigstens einer Bodenplatte ausserhalb oder im Bereich der Umrissform des Gebäudes. Auf den drei Fundamentsockeln liegt ein Rahmen auf, auf dem eine Grundplatte angeordnet ist, auf der dann das Gebäude errichtet wird. Die Grundplatte kann bei dem erfindungsgemässen Element eins, z. B. vor Ort betonierte, Betonplatte, aber auch eine plattenförmige Rahmenkonstruktion, z. B. aus Holz, Stahl oder Stahlbeton, sein, die vorzugsweise lösbar an den Sockeln befestigt ist.
Falls sich bei dem erfindungsgemässen Fundament durch Senkungen oder Hebungen des Untergrundes der eine oder andere der Fundamentsockel bewegt, also beispielsweise senkt oder hebt, definieren die drei Fundamentsockel immer noch eine Ebene, so dass die auf dem auf den Bodenplatten angeordneten Rahmen aufliegende Grundplatte spannungsfrei bleibt und somit die Gefahr von Rissbildungen oder sonstigen Beschädigungen der Grundplatte und des Gebäudes nicht auftritt. Dies bedeutet weiterhin, dass das auf der Grundplatte errichtete Gebäude ebenfalls unbeschädigt bleibt und lediglich entsprechend den Bewegungen der einen oder anderen Bodenplatte eine geneigte Lage einnimmt.
Diese Neigung des Gebäudes lässt sich ohne Nachteil für das Gebäude selbst beheben, indem die der Rahmen und/oder Grundplatte gegenüber der abgesenkten Bodenplatte gehoben wird (mittels hydraulischer oder mechanischer Hebemittel), um sie wieder in die horizontale Lage zu bringen. Durch zwischen die Grundplatte und Rahmen und/oder Rahmen und Bodenplatte im Bereich der abgesunkenen Bodenplatte eingeschobene Stützteile (Keile) kann der Höhenunterschied zur Bodenplatte wieder ausgeglichen werden.
Die erfindungsgemässen Bodenplatten können ohne weiteres unmittelbar auf der Baustelle
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errichtet werden. Beispielsweise können vorgefertigte, mit Beton ausgiessbare (Beton-) Platten Verwendung finden, oder eine, vorzugsweise verrottungssichere, verlorene Schalung, die auf der Baustelle mit Beton ausgegossen wird. Die Umrissform der Bodenplatten kann den Gegebenheiten angepasst werden, wobei runde, quadratische oder mehreckige Umrissformen bevorzugt sind.
Der auf den Bodenplatten aufliegende Rahmen kann aus Holzbalken, Eisenbetonprofilen oder Blechprofilen hergestellt sein.
Das erfindungsgemässe Fundament ist als Dreipunktfundament ausgebildet. Damit ist eine spannungsfreie Auflage gewährleistet (drei Punkte bestimmen eine Ebene). Mehr als drei Auflagen oder durchlaufende Fundamente führen bei Absenkungen oder Rutschungen unweigerlich zu Deformierungen am Gebäude. Bei der Drelpunktausführung des Fundamentes der Erfindung hegt ein Fundamentpunkt ausserhalb der Gebäudebegrenzung oder im Bereich dieser, wodurch eine verbreiterte Auflage für das Gebäude bzw. dessen Bodenplatte erreicht wird. Bei der bekannten Dreipunktausführung (z. B. AT 405 198 B) kragen Ecken des Gebäudes stark aus und die Grundplatte des Gebäudes muss in diesem Bereich entsprechend stark armiert werden.
Ferner sind die Auflagen bei der Erfindung auf in sich stabilen Bodenplatten, die auf der Bodenoberfläche, also flachgründend verlegt sind, abgestützt. Diese Bodenplatten sind grossflächig ausgebildet und wo es die Bodenverhältnisse zulassen auf einer Kiesrollierung verlegt. Gefertigt sein können die Bodenplatten auch aus Stahlbeton oder aus kreuzweise vernagelten Holzbalken.
Die Grossflächigkeit der Bodenplatten verhindert Absenkungen und ihre oberflächige Verlegung lässt begrenzte Verschiebungen zu und wirkt zudem dämpfend gegen Erdstösse. Geringe Absenkungen können durch Unterlagen bzw. Unterkeilungen ausgeglichen werden. Die Abstützungen bzw. Auflagen an den drei Bodenplatten sind flach ausgebildet und können aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Beispielsweise kann die Grundplatte des Gebäudes und/oder der Rahmen an den Auflagen entsprechende Erhöhungen aufweisen, oder es können Unterlagen eingesetzt werden, die auch aus elastischem Material bestehen, um eine zusätzliche Dämpfung zu erreichen. Auch Federpakete können für diesen Zweck Verwendung finden.
Örtliche Gegebenheiten können verhindern, dass eine Bodenplatte ausserhalb des Gebäudeumrisses verlegt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann diese Bodenplatte in den Bereich der zugeordneten Gebäudewand verlegt sein. Bevorzugt wird die Auflage verbreitert und entspricht beispielsweise etwa einem Drittel der Wandlänge.
Die erfindungsgemässe Fundamentausbildung zeigt also einen dreieckigen Rahmen, auf dem das Gebäude ruht (bzw. kann der Rahmen mit dem Boden (Grundplatte) des Gebäudes eine Einheit bilden), der an den drei Eckpunkten auf grossflächigen, flachgründenden, in sich stabilen Bodenplatten abgestützt ist, wobei einer der Abstützpunkte ausserhalb des Gebäudeumrisses liegt.
Diese Ausbildung ist sowohl für schwache Instabile Böden (moorig, sandig), als auch für erdbebengefährdete Gebiete geeignet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemässen Fundamentes ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Fundamentes, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt : Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Fundaments in Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, Fig 3 In Draufsicht ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Fundament, Fig. 4 und 5 Beispiele für Auflagen des erfindungsgemässen Fundaments.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Fundamentes 1 besitzt dieses drei Bodenplatten 2, die flach ausgebildet sind und bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Kiesrollierung 3 verlegt sind.
Auf jeder Bodenplatte 2 ist ein Auflager 4 vorgesehen, auf dem ein dreieckförmiger Rahmen 5 aufgelegt ist. Auf dem Rahmen 5 liegt eine Grundplatte 6 eines auf dem Fundament 1 zu errichtenden Gebäudes.
Fig. 2 zeigt, dass bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine der drei Bodenplatten 2 ausserhalb der in Fig. 2 durch eine stnchlierte Linie angedeuteten Umrissform der Grundplatte 6 und des auf diese errichteten Gebäudes (nicht gezeigt) angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Überhänge der Grundplatte 6 im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der alle drei Fundamentsockel bzw. die auf diesen angeordneten Auflager innerhalb der Umrissform der Grundplatte 6 angeordnet sind, kleiner ausgebildet sind.
Wenn es aus räumlichen Gründen nicht möglich ist, wenigstens eine der drei Bodenplatten 2
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ausserhalb der Umrissform der Grundplatte 6 anzuordnen, ist (vgl. Fig. 3) diese Bodenplatte 2 so zur Grundplatte 6 hin verschoben, dass das Auflager 4', auf dem der Rahmen 5 auf ruht, im Bereich des Randes der Grundplatte 6 zu liegen kommt. Wie in Fig. 3 für die in Fig. 3 oben liegende Bodenplatte 2 gezeigt, ist das auf ihr angeordnete Auflager 4', auf dem der eine Schenkel 5'des Rahmens 5 aufliegt, langgestreckt ausgebildet, so dass sich eine gute Abstützung der Grundplatte 6 des Gebäudes ergibt.
Die Auflager 4, die zwischen den Bodenplatten 2 und dem Rahmen 5, der in dem Beispiel von Fig. 2 dreieckförmig (gleichschenkeliges Dreieck) und in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel trapezförmig ausgebildet ist, angeordnet sind, können flach ausgebildet sein und aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. Beispielsweise können die Auflager 4 dadurch gebildet sein, dass vom Rahmen 5 nach unten weisende Vorsprünge vorgesehen sind, die an der Oberseite der Bodenplatten 2 aufliegen. Es können auch Auflager 4 eingesetzt werden, die aus elastischem Material bestehen, um eine zusätzliche Dämpfung zu erreichen. Auch Federpakete können als Auflager 4 zwischen dem Rahmen 5 und den Bodenplatten 2 Verwendung finden.
Eine beispielsweise Ausführungsform für die Auflager 4 ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt und wird nachstehend beschrieben.
Jede der drei Bodenplatten 2 besitzt an ihrer oberen Seite ein Auflager 4 mit konvexer, im gezeigten Ausführungsbeispiel kalottenförmiger, oberer Endfläche, auf welcher der Rahmen 5 im wesentlichen punktförmig aufliegt. Das obere Ende der Auflager 4 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 von einem Aufsatz 10 beispielsweise aus Hartbeton gebildet.
Um eine Verrutschen des Rahmens 5 gegenüber den Auflagern 4 der Bodenplatten 2 zu vermeiden, sind bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel an der Unterseite des Rahmens 5 drei Anschläge 11 vorgesehen, die vom Rahmen 5 nach unten abstehen und zwischen sich das obere Ende der Auflager 4 aufnehmen. Es versteht sich, dass es genügt, wenn solche Anschläge 11, die knapp neben der Aussenfläche der Auflager 4 angeordnet sind, lediglich zwei der drei Auflager 4 zugeordnet sind.
In einer abgeänderten Ausführungsform können im Bereich von zwei der drei Auflager 4 auch mehr als drei Anschläge 11 vom Rahmen 5 nach unten abstehend angeordnet sein.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird die obere Endfläche der Auflager 4 von einer kalottenförmigen Stahlkappe 10 gebildet, die durch Anker 12 im Beton oder sonstigem Werkstoff der Auflager 4 verankert und so mit der Bodenplatte 2 fest verbunden sind. Wenn der Rahmen 5 aus Holzträgern besteht, können an den Auflagestelle des Rahmens 5 auf den Auflagern 4 der Bodenplatten 2 Metallplatten 13, vorzugsweise Stahlplatten, befestigt sein.
Um die Stabilität des Fundaments 1 mit dem Rahmen 5 zu erhöhen, kann dieser bereichsweise nach unten durch eine Platte 14 abgedeckt und in dem abgedeckten Bereich mit Beschwerungsmaterial 15, z. B. mit Steinen, ausgefüllt sein.
Mit dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten, bombierten Auflagern 4 wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei Senkungen und Erschütterungen die einzelnen Bodenplatten 2 des erfindungs-
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Der Rahmen 5 liegt auf den Bodenplatten 2 über die Auflager 4 lediglich punktförmig auf. Falls sich eine oder mehrere der Bodenplatten 2 nach irgendeiner Seite neigen, kommt es dank der konvexen Ausgestaltung der oberen Endfläche 10 der Auflager 4 der Bodenplatten 2 nicht zu einem Verkanten, die zu einer Beschädigung von Grundplatte 6 und/oder Rahmen 5 führen könnte.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden :
Bei einem Fundament 1 für Gebäude, das in erdbebengefährdeten Gebieten oder auf instabilem Untergrund gerichtet werden soll, sind auf dem Boden flachgründend in den Eckpunkten eines Dreieckes angeordnete Bodenplatten 2 vorgesehen. Auf den Bodenplatten 2 liegt über von den Bodenplatten 2 nach oben abstehenden Auflagern 4 ein Rahmen 5 auf, der dreieckförmig oder trapezförmig ist. Auf dem Rahmen 5 liegt seinerseits die Grundplatte 6 des auf dem Fundament 1 zu errichtenden Gebäudes auf. Eine der Bodenplatten 2 kann ausserhalb der Umrissform der Grundplatte 6 des Gebäudes angeordnet sein, in welchem Fall der Rahmen 5 dreieckförmig ausgebildet ist.
Wenn es aus räumlichen Gründen nicht möglich ist, eine Bodenplatte 2 ausserhalb der Umrissform der Grundplatte 6 des Gebäudes anzuordnen, wird diese in den Bereich einer Aussenwand des Gebäudes verlegt, in welchem Fall der Rahmen 5 trapezförmig ist und ein langgestrecktes
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Auflager 4'vorgesehen ist.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Fundament für Gebäude, das eine Grundplatte aufweist, wobei das Fundament drei in den
Eckpunkten eines Dreiecks angeordnete Bodenplatten besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bodenplatten (2) ausserhalb der Umrissform des Gebäudes oder im Bereich der Umrissform (Aussenwand) des Gebäudes, das auf dem Fundament (1) er- richtet ist, angeordnet ist, und dass zwischen der Grundplatte (6) des Gebäudes und den
Bodenplatten (2) ein Rahmen (5) angeordnet ist.