CH450675A - Support of structures to protect them in the event of vibrations in their foundations - Google Patents

Support of structures to protect them in the event of vibrations in their foundations

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CH450675A
CH450675A CH73366A CH73366A CH450675A CH 450675 A CH450675 A CH 450675A CH 73366 A CH73366 A CH 73366A CH 73366 A CH73366 A CH 73366A CH 450675 A CH450675 A CH 450675A
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CH
Switzerland
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superstructure
foundation
support according
intermediate layers
event
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Application number
CH73366A
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German (de)
Inventor
Hubacher Carl
Emil Dr Staudacher
Original Assignee
Hubacher Carl
E Staudacher & R Siegenthaler
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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

Description

  

  Abstützung von Bauwerken zum Schutz derselben bei Erschütterungen ihrer Fundamente    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ab  stützung von Bauwerken, z. B. Gebäuden zum Schutz  derselben bei Erschütterungen ihrer Fundamente, z. B.  durch Erdbeben oder nahe Explosionen.  



  Bisher gemachte Vorschläge gingen dahin, durch ge  eignete konstruktive Massnahmen dafür zu sorgen, dass  a) die Gebäude     resp.    Gebäudeteile solche Erschütte  rungen ohne totale Zerstörung oder schwere Schäden  ertragen können;  b) die zu schützenden Gebäude durch Erschütte  rungswellen des Untergrundes nicht in der Nähe ihrer  Eigenfrequenz erregt werden;  c) die Erschütterungsamplituden nicht durch unge  eignete Fundationen oder durch Möglichkeit des Ab  hebens noch wesentlich vergrössert werden;  d) die Gebäude durch bauliche Massnahmen von dem  erschütterten Untergrund getrennt werden;  e) zwischen den Untergrund und das aufgehende  Gebäude eine dämpfende Zwischenlage eingelegt wird.

    Die vorliegende     Erfindung    beruht auf einer Weiter  entwicklung der vorstehend unter d) und e) erwähnten  Vorschläge. Die erfindungsgemässe Abstützung ist da  durch gekennzeichnet, dass das Fundament und der dar  auf abgestützte Oberbau durch     ineinandergreifende    Vor  sprünge und Lücken miteinander verzahnt sind, wobei  jedoch zwischen den genannten     Teilen    ein durchgehen  der     Zwischenraum    vorgesehen ist, in welchem den Ober  bau horizontal und     vertikal    stützende dämpfende Zwi  schenlagen untergebracht sind.  



  Diese neue Abstützung unterscheidet sich von allen  bisherigen Vorschlägen,     indem    sie sowohl vertikale wie  auch horizontale Bewegungen gleichzeitig zulässt. Die  bisher bei     Erdbeben        beobachteten    Amplituden, Frequen  zen und Geschwindigkeiten können in allen Richtungen  des Raumes berücksichtigt werden     und    nach abgeklunge  nen Erschütterungen des Untergrundes wird die ur  sprüngliche relative Lage von Oberbau und Fundament  automatisch wieder hergestellt. Der Baukörper als sol  cher muss zufolge der so getroffenen Massnahmen die  Bewegung des     Untergrundes    nur in sehr abgeschwäch-         tem    Masse und mit starker Verzögerung mitmachen.  Im Katastrophenfalle, z.

   B. bei     Erdheben,    sind alle Re  lativbewegungen des Bauwerkes gegenüber dem Unter  grund bis zur maximal voraussehbaren Amplitude in  jeder Richtung des Raumes unbehindert möglich, so  dass der Oberbau infolge der     Massenträgheitskräfte    in  Ruhe bleibt.  



  Zweckmässig ist die Ausbildung derart, dass jeder  einzelne     Auflagerpunkt    leicht und mit geringem Auf  wand an Arbeit und Material     nachstellbar    und ersetzbar  ist.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispiels  weise Ausführungsform der Erfindung teilweise und  schematisch dargestellt, und zwar zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch die aneinander  grenzenden Teile     eines    Fundamentes und einer Trag  wand und       Fig.    2 einen zugehörigen Querschnitt nach der Linie       11-II    der     Fig.    1.  



  In der Zeichnung bezeichnet B das Fundament.  Auf demselben ruht die Tragwand A z. B. eines Ge  bäudes. Zwischen dem Fundament B und der Trag  wand A ist ein durchgehender Zwischenraum oder  Schlitz D vorgesehen. Wie aus     Fig.    1 ersichtlich, sind  Tragwand und Fundament durch gegeneinander gerich  tete Vorsprünge oder Zähne ineinander verzahnt, je  doch so, dass zwischen den beiden Gebäudeteilen A  bzw. B     ein    gewisser Abstand eingehalten wird. Auf  diese Weise wird das Gebäude vom Untergrund, der  z. B. im Falle eines Erdbebens erschüttert wird, ge  trennt, wobei die geschilderte Konstruktion sowohl ver  tikale als auch horizontale Bewegungen gleichzeitig zu  lässt.  



  Horizontale Kräfte werden in allen normalen Fäl  len, d. h. wenn diese Kräfte z. B. durch Wind erzeugt  werden, durch     Seitendruckkörper    F von den Zähnen  oder Fingern der Tragwand A auf die gegenüberliegen  den Zähne oder Finger des Fundamentes B übertragen.  Im Katastrophenfalle, d. h. bei horizontalen Erdbeben  bewegungen des Untergrundes und der damit fest ver-           bundenen    Fundamente, werden diese     Seitendruckkörper     überlastet, brechen zusammen und geben die Relativ  bewegung der Fundamente gegenüber dem aufgehenden  Hochbau frei.

   Als Material für diese     Seitendruckkörper     können speziell hergestellte Mischungen verschiedener  Art, wie auch     einige    der heute im Handel befindlichen  Materialien vom Typus  Hartschaum  verwendet wer  den.  



  Der Oberbau überträgt seine Lasten durch die er  wähnten Zähne oder Finger auf elastische     Dämpfungs-          körper    E. Das Material dieser     Dämpfungskörper    ist  derart ausgewählt, dass es die bei Erdbeben der Grössen  ordnung 7, 8, 9, 10 MM bisher beobachteten Stösse  nach Ausmass und Bewegungsrichtung aufnehmen kann,  ohne sie unmittelbar auf den aufgehenden Bauteil A  zu übertragen. Die     Dämpfungskörper    E sollen sich  also bei ruhendem Hochbau um die Erschütterungs  grösse deformieren (komprimieren, verschieben) lassen,  ohne dabei rasch und stark wachsende Reaktionskräfte  auf den Hochbau abzugeben.  



  Das Material des     Dämpfungskörpers    E wird durch  die dadurch entstehenden Deformationen und Bean  spruchungen weder zerstört, noch wesentlich plastisch  deformiert. Es besitzt eine genügend grosse     Rüekstell-          kraft,    um nach abgeklungener Erschütterung die ur  sprüngliche Lagebeziehung zwischen Fundament B und  Bauwerk A automatisch wieder herzustellen.     Vorkehren     sind getroffen, dass bei Erdbebenstössen die     Dämpfungs-          elemente    nicht aus ihrer relativen Lage zum Unterbau  verschoben oder ausgeworfen werden können (z. B.

    mittels auf sie aufgeklebter     Nockenplatten    oder derglei  chen) und dass die bei Horizontalverschiebungen in ihnen  entwickelten     Rückstellkräfte    vom Fundament auf den  Oberbau übertragen werden.  



  Die     Dämpfungskörper    E können aus speziell be  handelten     Naturgummimischungen        oder    analogen Mate  rialien bestehen.  



  Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegen die ela  stischen     Dämpfungskörper    E auf Balken C, welche  ihrerseits die Last über wegschiebbare Zwischenlagen H  auf das Fundament B abgeben. Die Balken C können  beispielsweise aus armiertem Beton bestehen.  



  Unter die Balken C können hydraulische Pressen  geschoben werden, um die ersteren anzuheben, wodurch  das Auswechseln von bei einer Katastrophe eventuell  beschädigten oder durch Alterung weniger wirksam ge  wordenen     Dämpfungskörper    E möglich wird. Hierzu  wird der Balken C mittels der Pressen G leicht angeho  ben und hierauf Zwischenlagen H, z. B. Stahl oder  Holz, herausgezogen und der Balken C wieder abge  senkt. Der so entlastete und expandierte     Dämpfungskör-          per    E kann nun entfernt und ersetzt werden. Durch An  heben des Balkens wird der     Dämpfungskörper    wieder  der Belastung durch den Hochbau A ausgesetzt.

   Wäh  rend des     Auswechsel-    oder     Nachspannmanövers    kann  der Oberbau durch passende Zwischenlagen im Schlitz  D auf das Fundament B abgestützt werden.    Die beschriebene Abstützung setzt Tragwände in  zwei aufeinander senkrechten Richtungen voraus, wie  dies     in    der grossen Mehrzahl aller Hochbauten der Fall  sein     wird    (Normalfall). Existieren Tragwände nur in  einer Richtung, so müssen die Finger entsprechend aus  gebildet werden.



  Support of structures to protect the same against vibrations of their foundations The present invention relates to a support from structures such. B. Buildings to protect the same against vibrations of their foundations, z. B. by earthquakes or near explosions.



  Suggestions made so far have been to ensure that a) the buildings or Parts of the building can withstand such vibrations without total destruction or serious damage; b) the buildings to be protected are not excited by vibration waves from the subsurface in the vicinity of their natural frequency; c) the vibration amplitudes are not significantly increased by unsuitable foundations or by the possibility of lifting; d) the buildings are separated from the shaken subsurface by structural measures; e) a cushioning intermediate layer is inserted between the subsurface and the rising building.

    The present invention is based on a further development of the proposals mentioned above under d) and e). The support according to the invention is characterized in that the foundation and the superstructure supported on it are interlocked by interlocking jumps and gaps, but between the parts mentioned a continuous space is provided in which the superstructure horizontally and vertically supporting damping Intermediate layers are accommodated.



  This new support differs from all previous proposals in that it allows both vertical and horizontal movements at the same time. The amplitudes, frequencies and velocities observed so far in earthquakes can be taken into account in all directions of the room and after subsurface vibrations have subsided, the original relative position of the superstructure and foundation is automatically restored. As a result of the measures taken in this way, the building itself only has to follow the movement of the subsoil to a very lesser extent and with a long delay. In the event of a disaster, e.g.

   B. at earth lifting, all Re relative movements of the structure against the underground are possible up to the maximum predictable amplitude in any direction of the room without hindrance, so that the superstructure remains at rest due to the inertia forces.



  It is expedient to design such that each individual support point can be readjusted and replaced easily and with little effort in terms of work and material.



  In the accompanying drawings, an example embodiment of the invention is shown partially and schematically, namely: Fig. 1 is a longitudinal section through the adjoining parts of a foundation and a supporting wall and Fig. 2 is an associated cross section along the line 11-II of the Fig. 1.



  In the drawing, B indicates the foundation. On the same rests the supporting wall A z. B. a Ge building. A continuous gap or slot D is provided between the foundation B and the supporting wall A. As can be seen from Fig. 1, the supporting wall and foundation are interlocked by mutually directed projections or teeth, but so that a certain distance is maintained between the two building parts A and B, respectively. In this way, the building is removed from the subsoil, e.g. B. is shaken in the event of an earthquake, ge separates, the construction described allows both vertical and horizontal movements at the same time.



  Horizontal forces are len in all normal cases, i.e. H. if these forces z. B. generated by wind, the teeth or fingers of the foundation B transferred by side pressure body F of the teeth or fingers of the support wall A on the opposite. In the event of a disaster, d. H. in the event of horizontal earthquake movements of the subsoil and the foundations firmly connected to it, these lateral pressure bodies are overloaded, collapse and release the relative movement of the foundations in relation to the rising building structure.

   As the material for this side pressure body, specially prepared mixtures of various types, as well as some of the rigid foam type materials available on the market today, can be used.



  The superstructure transfers its loads through the mentioned teeth or fingers to elastic damping bodies E. The material of these damping bodies is selected in such a way that the impacts observed so far in earthquakes of the order of magnitude 7, 8, 9, 10 MM in terms of size and direction of movement can absorb without directly transferring them to the rising component A. The damping body E should therefore be able to be deformed (compress, shift) by the amount of vibration when the building is at rest, without giving off rapidly and strongly growing reaction forces on the building.



  The material of the damping body E is neither destroyed nor significantly plastically deformed by the resulting deformations and stresses. It has sufficient resetting force to automatically restore the original positional relationship between foundation B and structure A after the vibration has subsided. Precautions have been taken to ensure that the damping elements cannot be shifted or ejected from their position relative to the substructure in the event of an earthquake shock (e.g.

    by means of cam plates glued to them or the like) and that the restoring forces developed in them during horizontal displacements are transferred from the foundation to the superstructure.



  The damping body E can consist of specially treated natural rubber mixtures or analogous mate rials.



  As can be seen from the drawing, the ela-elastic damping body E lie on bars C, which in turn transfer the load to the foundation B via removable intermediate layers H. The beams C can for example consist of reinforced concrete.



  Hydraulic presses can be pushed under the beams C in order to raise the former, which makes it possible to replace damping bodies E which may have been damaged in the event of a disaster or which have become less effective due to aging. For this purpose, the bar C is slightly raised ben using the presses G and then intermediate layers H, z. B. steel or wood, pulled out and the bar C lowers again abge. The thus relieved and expanded damping body E can now be removed and replaced. By lifting the beam, the damping body is exposed to the load from building A.

   During the replacement or re-tensioning maneuver, the superstructure can be supported on the foundation B by suitable intermediate layers in the slot D. The described support requires supporting walls in two mutually perpendicular directions, as will be the case in the great majority of all high-rise buildings (normal case). If supporting walls only exist in one direction, the fingers must be trained accordingly.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Abstützung von Bauwerken, z. B. Gebäuden zum Schutz derselben bei Erschütterungen ihrer Fundamente, beispielsweise durch nahe Explosionen oder Erdbeben, bei welcher zwischen dem Fundament und dem darauf ruhenden Oberbau dämpfende Zwischenlagen vorgese hen sind, um dasselbe von dem erschütterten Baugrund zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass das Funda ment (B) und der darauf abgestützte Oberbau (_A) durch ineinandergreifende Vorsprünge und Lücken miteinan der verzahnt sind, wobei jedoch zwischen den genannten Teilen (B bzw. A) ein durchgehender Zwischenraum (D) vorgesehen ist, in welchem den Oberbau horizontal und vertikal stützende dämpfende Zwischenlagen (F bzw. E) untergebracht sind. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Support of structures, e.g. B. Buildings to protect the same in the event of vibrations of their foundations, for example by near explosions or earthquakes, in which between the foundation and the superstructure resting on it damping intermediate layers are provided to separate the same from the shaken subsoil, characterized in that the foundation (B) and the superstructure supported on it (_A) are interlocked with interlocking projections and gaps, but with a continuous gap (D) between the parts mentioned (B and A), in which the superstructure is horizontally and vertically supporting damping intermediate layers (F or E) are accommodated. SUBCLAIMS 1. Abstützung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Oberbau (A) in vertikaler Rich tung über elastische Dämpfungskörper (E) auf Balken (C) abgestützt ist, die ihrerseits zweckmässig über Zwi schenlagen (H) auf dem Fundament (B) ruhen. 2. Abstützung nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter die Balken (C) Pressen eingeschoben werden können. 3. Abstützung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Oberbau (A) in horizontaler Richtung durch Seitendruckkörper (F) auf das Funda ment (B) abgestützt ist. 4. Support according to patent claim, characterized in that the superstructure (A) is supported in the vertical direction via elastic damping bodies (E) on beams (C), which in turn rests on the foundation (B) via intermediate layers (H). 2. Support according to claim and sub-claim 1, characterized in that presses can be inserted under the bar (C). 3. Support according to claim, characterized in that the superstructure (A) is supported in the horizontal direction by side pressure body (F) on the Funda element (B). 4th Abstützung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Material der Zwischenlagen ela stisch deformierbar ist und eine genügende Rückstell- kraft entwickelt, um nach abgeklungener Erschütterung die ursprüngliche Lagebeziehung zwischen Fundament und Oberbau automatisch wieder herzustellen, wobei Vorkehren getroffen sind, dass bei Erdbebenstössen die Dämpfungselemente nicht aus ihrer relativen Lage zum Unterbau verschoben oder ausgeworfen werden können, z. Support according to patent claim, characterized in that the material of the intermediate layers is elastically deformable and develops a sufficient restoring force to automatically restore the original positional relationship between the foundation and the superstructure after the vibration has subsided, with precautions being taken to ensure that the damping elements in the event of earthquake shocks cannot be shifted or ejected from their position relative to the substructure, e.g. B. mittels auf sie aufgeklebter Nockenplatten, und dass die bei Horizontalverschiebungen in ihnen entwik- kelten Rückstellkräfte vom Fundament auf den Ober bau übertragen werden. 5. Abstützung nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Seitendruckkörper (F) aus einem Material bestehen, welches bei seismischen Bewegun gen oder Stössen des Untergrundes zusammenbricht, während es die höchsten im betreffenden Bau unter normalen Umständen auftretenden horizontalen Kräfte, wie z. B. Wind, Bremskräfte usw. ohne Relativverschie bung auf die Fundamente überleitet. B. by means of cam plates glued to them, and that the restoring forces developed in them during horizontal displacement are transferred from the foundation to the superstructure. 5. Support according to dependent claim 3, characterized in that the side pressure body (F) consist of a material which collapses conditions in seismic movements or collisions of the subsoil, while it is the highest in the building in question under normal circumstances occurring horizontal forces, such. B. wind, braking forces, etc. without relative displacement transferred to the foundations.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1053080B (en) * 1955-02-04 1959-03-19 Felten & Guilleaume Carlswerk Residual current circuit breaker
DE3121045A1 (en) * 1980-06-27 1982-02-25 Seisma AG, 8006 Zürich Body, in particular building, machine or insulator station, integrally protected against damage due to ground vibrations and mounted in a spatially floating manner

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FR2507657A1 (en) * 1980-06-27 1982-12-17 Seisma Ag

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