DE102007030176A1

DE102007030176A1 - Erdbebenfeste Mauerwerkskonstruktion

Info

Publication number: DE102007030176A1
Application number: DE102007030176A
Authority: DE
Inventors: Michael Reichenecker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion mit mehreren Behältern, die jeweils einen Boden und eine vertikal verlaufende, sich umfänglich erstreckende Seitenwand aufweisen und die jeweils im Wesentlichen vollständig mit einer Füllung befüllt sind, die Schüttgut umfasst. Die mehreren Behälter und die in diesem vorgesehene Füllung bilden ein tragendes Mauerwerk. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung von Gabionen zur Ausbildung eines selbsttragenden Mauerwerks eines Gebäudes, das zur Aufnahme der gesamten auf das Mauerwerk wirkenden, vertikalen Last vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion und eine neuartige Verwendung von Gabionen.
Stand der Technik
Zum Schutz vor Erdbeben werden gemäß dem Stand der Technik Fundamente vorgesehen, die im Falle eines Erdbebens einen Teil des Amplitude und somit einen Teil der Bewegungsenergie aufnehmen, um die die Bewegungsenergie, die in die darüberliegende Wandkonstruktion gelangt, teilweise zu absorbieren. Derartige Fundamente basieren auf einem speziellen absorbierenden Stoffgemisch oder umfassen diskrete Feder- und Dämpfungselemente.
Ferner werden gemäß dem Stand der Technik Wände vorgesehen, die eine hohe Elastizität aufweisen, um eine im Falle eines Erdbebens auftretende hohe Schwingungsamplitude als elastische Verformung aufnehmen zu können, ohne plastische Verformungen zu erleiden, die zur Schädigung der Wände führen. Hierzu wird Stahlbeton verwendet, dessen Armierung der Betonwand Elastizität verleiht.
Während Fundamente gemäß dem Stand der Technik verwendet werden, Schwingungen zu absorbieren, haben Wände gemäß dem Stand der Technik die Aufgabe, Schwingungen aufzunehmen, ohne Schäden durch plastische Verformungen zu erleiden.
Beide Vorkehrungen zum Schutz von Gebäuden vor Zerstörung durch Erdbeben sind äußerst aufwendig und kostspielig.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Mauerwerkkonstruktion vorzusehen, die einen Schutz vor Erdbeben durch einfache Mittel erlaubt.
Abriß der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mauerwerkkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–13 sowie durch die Verwendung nach Anspruch 14.
Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept fußt auf der Überlegung, dass Oberflächen- und Horizontalwellen, wie sie bei Erdbeben auftreten, von Mauern absorbiert werden, deren tragendes Element eingefasstes Schüttgut ist. Beim Durchtritt einer Erdbebenwelle durch ein Schüttgutvolumen ergibt sich durch die zahlreichen Reibkanten zwischen den Schüttgutelementen eine hochgradige Absorption der an das Gebäude übertragenen Bewegungsenergie, ohne dieses in elastische Schwingungen zu versetzen oder wesentlich plastische Verformungen zu hinterlassen, die die Stabilität stark verringern.
Im Gegensatz zum Stand der Technik sind hierbei die Wände diejenigen Gebäudeelemente, die die Bewegungsenergie durch plastische Verformung aufnehmen. Es reichen bereits geringfügige plastische Verformungen innerhalb des Schuttguts aus, um die aufgenommene Bewegungsenergie zu absorbieren, wobei diese plastischen Verformungen die Stabilität des Gebäudes nicht wesentlich verringern.
Gleichzeitig erlauben die Haftkräfte zwischen den Schüttgutelementen einen stabilen Aufbau von Gebäudewänden, die sich bei Belastungen unterhalb von Erdbebenerschütterungen nicht verformen. Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, die Haftkraft zwischen den Schüttgutelementen als Schwellwert zu nehmen, wobei eine Belastung unterhalb des Schwellwerts (z. B. die übliche Gewichtsbelastung) vollständig von der Haftkraft aufgenommen wird, wodurch sich keine Verschiebungen ergeben, und wobei eine Belastung, die im wesentlichen oberhalb des Schwellwerts liegt (beispielsweise bei Erbeben) die Haftkraft von einer Reibkraft abgelöst wird, mittels der Schwingungsamplituden absorbiert werden. Insbesondere die Verwendung von Gabionen, die als tragende Mauerwerkselemente verwendet werden, bieten bei horizontalen Schwingungen mit geringer Frequenz (im Vergleich zu Bodenschall), wie sie bei Erdbeben auftreten, eine gute Absorption durch innere Reibung. Bei horizontalen Schwingungen, welche Scherkräfte in den Gabionen erzeugen, absorbieren die Schüttgutelemente der Gabionen besonders effektiv Schwingungsenergie, ohne gleichzeitig die Statik wesentlich zu beeinträchtigen. Als Gabionen werden mit Schüttgut gefüllten Behälter bezeichnet, vorzugsweise werden als Behälter Metallkörbe verwendet.
Bislang wurden Gabionen lediglich aufgrund ihres hohen Gewichts und der damit verbundenen Stabilität verwendet, die nicht-statischen Eigenschaften von Gabionen, beispielsweise bei Erschütterungen durch Erdbeben, wurden bislang weder verwendet noch betrachtet.
Um Schüttgut zum stabilen Aufbau von Wänden einsetzen zu können, werden Behälter verwendet, die die äußere Form des eingefassten Schüttguts definieren. Mittels der Behälter wird das Schüttgut zu tragenden Gebäudeelementen, vergleichbar mit Ziegelsteinen bzw. Formsteinen. Insbesondere bei horizontalen Bewegungen wird die Form des Behälters kaum verändert, da ein Grossteil der Bewegungsenergie an das eingefüllte Schüttgut übertragen wird. Das Schüttgut kann bei gleicher an das Gebäude übertragener Energie volumenbezogen einen deutlich höheren Energiebetrag als plastische Verformung aufnehmen, als starre Mauerelemente. Bei Schüttgut verteilt sich die plastische Verformung auf alle Schüttgutelemente und deren Lage zueinander, wobei Schüttgut aufgrund der Vielzahl der sich gegeneinander bewegenden Elemente bezogen auf das Volumen eine sehr hohe Reibfläche und somit eine hohe Absorptionsfähigkeit aufweist. Gleichzeitig ändert sich bei Schüttgut nur die innere Mikrostatik zwischen einzelnen Elementen; die äußere gesamte (gemittelte) Statik bleibt trotz innerer plastischer Veränderungen gleich. Ferner tritt eine Höhenverringerung durch (geringfügiges) Einsacken gleichmäßig über den Grundriss verteilt auf, wodurch sich die Statik des Gebäudes nicht verschlechtert.
Der Belastungswert, bei dem die Schüttgut-gefüllten Behälter oder Gabionen vom statischen Zustand, der von Haftkräften zwischen den Schüttgutelementen bestimmt ist, in einen (kurzzeitigen) plastischen Zustand übergehen, bei dem Reibkräfte die Bewegungsenergie absorbieren, kann durch die Form, die Größe, das Material der einzelnen Schüttgutelemente bzw. durch die statistische Verteilung dieser Größen bestimmt werden. Ferner sind bei der Bestimmung des Belastungswerts, der den Schwellwert zwischen statischer Kraftaufnahme und plastischer Energieabsorption darstellt, die äußeren Maße der einzelnen Behälter bzw. Gabionen und deren statische Funktion im tragenden Mauerwerk zu berücksichtigen. Dies gilt insbesondere bei der Berücksichtigung von Erschütterungen durch Erbeben, die hauptsächlich als Oberflächenwellen oder Horizontalwellen auftreten, und die die Elemente des Mauerwerks einer Scherkraft aussetzen, wohingegen bei üblicher, statischer Belastung die Elemente des Mauerwerks, d. h. die Behälter oder Gabionen, mit einem zeitlich konstantem und örtlich homogen verteiltem Druck ausgesetzt sind. Ferner ist die Trägheit, d. h. die Masse der Schüttgutelemente zu berücksichtigen, da Erdbeben Wellen in einem bestimmten Frequenzband erzeugen. Daher kann, neben der Belastung, auch die Frequenz als Auslöser verwendet werden, um die Behälter bzw. Gabionen kurzzeitig vom statischen, d. h. in geringem Masse elastischen Zustand, in einen absorbierenden, plastischen Zustand zu versetzen.
Der Boden, die Seitenwand und der Deckel sind vorzugsweise aus einem Drahtmaterial ausgebildet. Der Boden und die Seitenwand können durch einen Drahtkorb vorgesehen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Deckel zunächst ein ebenes Drahtgeflecht, das nach dem vollständigen Befüllen des Drahtkorbs bzw. des durch Seitenwand und Boden gebildeten Volumens mit dem Rand des Drahtkorbs, d. h. mit der umlaufenden oberen Kante der Seitenwand verbunden wird, um das gebildete Volumen abzuschließen.
Die Behälter sind vorzugsweise gruppenweise miteinander kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise sind einige, die meisten oder alle Behälter, die übereinander angeordnet sind, miteinander kraftschlüssig verbunden. Ebenso sind vorzugsweise einige, die meisten oder alle Behälter, die nebeneinander angeordnet sind, miteinander kraftschlüssig verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Behälter mit allen dazu benachbarten Behälter zur Kraftübertragung verbunden. Hierzu sind beispielsweise Schlaufen an Aussenkanten des Behälters befestigt, wobei Schlaufen verschiedener, vorzugsweise benachbarter Behälter mittels Stäbe oder Seile verbunden werden. Die einzelnen Behälter haben vorzugsweise an den Rändern bzw. Kanten sich überlagernde Schlaufen (Schlaufen benachbarter Behälter überlagern sich) durch die Drahtstäbe gesteckt werden. Die Schlaufen oder andere Befestigungsmittel sind seitlich und/oder oben/unten an den Aussenkanten der Behälter angeordnet.
Das zur Füllung verwendete Schüttgut besteht vorzugsweise aus einer Mischung von Steinen mit verschiedenen Größen. Als Steine können insbesondere Bruchsteine, Felsen mit Sand, Bruchziegel, Felsen, gebrochene Mineralstoffe, Schotter, gebrochene Platten, Werksteine, gebrochene Werksteine verwendet werden. Vorzugsweise umfasst die Füllung im wesentlichen Steine mit einer Größe von mindestens 0,5 cm, mindestens 1 cm, mindestens 2 cm, mindestens 5 cm, mindestens 10 cm, mindestens 15 cm, mindestens 20, mindestens 30 cm oder mindestens 40 cm. Die Füllung kann ferner Sand oder feinkörniges Material umfassen, das in den Zwischenräumen angeordnet ist, wobei die Mischung und Anordnung jedoch gewährleisten muss, dass eine Verschiebung der Last tragenden größeren Steine bei starken Erschütterungen möglich ist.
Das erfindungemäße Mauerwerk kann ferner Aussparungen, Fenster, Türen und ähnliche Elemente umfassen. Hierbei wird vorzugsweise Platz in dem Mauerwerk geschaffen, in dem die obere und/oder untere Kante der Aussparung mittels eines größeren Behälters, der die Aussparung überbrückt und zusätzliche Breite zum Auflager sich vertikal daran anschließender Mauerwerkselemente (vorzugsweise Behälter) aufweist. Ferner kann ein horizontales Sturzelement aus Stahl, Beton, Stein oder Holz verwendet werden, das das Mauerwerk zur Aussparung hin abschließt. Das Mauerwerk weist vorzugsweise eine Dachauflagerebene auf, an die sich eine Dachkonstruktion anschließt. Ferner kann in dem oder auf dem Mauerwerk eine Dachlagerung und/oder eine Dachkrone vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Last, die von der Dachkonstruktion herrührt, im wesentlichen vollständig von Behältern aufgenommen und an ein Fundament oder an eine Geländeoberfläche weitergeleitet. Auf diese Weise läßt sich insbesondere das Dach von Erschütterungen schützen, so dass im Falle eines Erdbebens das Dach in Takt bleibt und somit die Bewohner vor herabfallenden Dachelementen geschützt sind. Es wurde ferner erkannt, dass insbesondere herabfallende Dachelemente für hohe Opferzahlen bei Erdbeben verantwortlich sind.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion auf einem Fundament aufgebaut, das Gabionen bzw. erfindungsgemäß befüllte Behälter umfasst. Das Fundament ist vorzugsweise vollständig aus Gabionen bzw. erfindungsgemäß befüllten Behältern ausgebildet. In dieser Weise übernimmt das Fundament ebenfalls die Funktion des Dämpfens von Schwingungen und kann daher als Teil der erfindungsgemäßen Konstruktion angesehen werden. Die erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion kann ferner auf einem Fundament aus Lehm, Stein oder Betonfundament oder auf verdichtetem oder nicht verdichtetem Geländeuntergrund aufgebaut sein. Zudem kann das Fundament eine Kombination der genannten Fundamentmaterialien umfassen.
Als Behälter für die erfindungsgemäße Konstruktion eignen sich insbesondere Drahtkörbe aus Metallmaterial, deren Boden mit einer umlaufenden Wand einteilig ausgebildet ist oder mittels Verbindungselementen verbunden ist. Ein Deckel kann mit der durch die umlaufende Wand gebildete Öffnung drehbar verbunden sein. Um einen Behälter zu füllen, wird der Deckel entfernt oder weggeklappt, die Füllung eingebracht (vorzugsweise an dem späteren Standort des Behälters), und dann der Behälter mittels des Deckels verschlossen. Das Metallmaterial ist vorzugsweise Stahldraht, der als Stahlnetz ausgebildet ist, vorzugsweise aus oberflächenbehandeltem Stahl, verzinktem Stahl, Edelstahl wie V2A oder V4A, oder beschichtetem Stahl. Der Stahl ist vorzugsweise als Stahldraht ausgebildet und hat einen Durchmesser von 0,1 mm–20 mm, 0,2 mm–10 mm, 0,5 mm–5 mm, 1 mm–2 mm, 2 mm–5 mm oder 1,25 mm–3 mm. Die Maschenweite ist vorzugsweise kleiner als eine Minimalgrösse für das vorgesehene Füllgut. Ferner kann ein zweites Netz mit feineren Maschen und geringer Belastbarkeit vorgesehen werden, das in ein stabileres Drahtnetz, das die Behälteraussenseite bildet, eingepasst ist. So können auch kleinere Korngrössen verwendet werden, wobei die Hauptlast durch die Füllung von dem stabilen Drahtnetz aufgenommen wird und das zweite Netz von dem stabilen Drahtnetz stabilisiert wird.
In dieser Beschreibung sind die Begriffe „oben" und „unten" durch den Verlauf der Schwerkraft definiert.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion als Grundriss;
2 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion im Querschnitt;
3 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion in verschiedenen Ebenen; und
4 zeigt einen Wandquerschnitt einer erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion in der Detailansicht.
Figurenbeschreibung
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion als Grundriss. Die gepunktet dargestellten Rechtecke sind Gabionen 10, die eine vierteilige Außenmauer und Innenmauern bilden. Die Außenmauer umfasst Aussparungen für Türen 20 und Fenster 30. Die in 1 dargestellten Gabionen haben alle die gleiche Breite, vorzugsweise 80 cm. Das von den Gabionen gebildete Mauerwerk hat die Außenmasse ca. 9 × 9 m. Vorzugsweise werden Gabionen mit der gleichen Länge verwendet, jedoch weist die in 1 dargestellte Konstruktion Gabionen mit 3 verschiedenen Längen auf. Es können jedoch auch Konstruktionen mit Gabionen vorgesehen werden, 2 verschiedene Länge aufweisen. In gleicher Weise können Gabionen mit 2 oder mit 3 verschiedenen Breiten oder Kombinationen mit anderen Baustoffen verwendet werden.
Der Grundriss der 1 ist quadratisch und weist Segmente auf, die entlang von Symmetrieachsen laufen, die zum Verlauf der Wände parallel sind. Die Segmente laufen nicht notwendigerweise durchgehend von einer Wand zur gegenüberliegen Wand; vielmehr können die Segmente aus gestalterischen Gründen unterbrochen sein. Bei rechteckigen Grundrissen Verlaufen die Segmente vorzugsweise ebenfalls zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden entlang einer Linie, die von den beiden gegenüberliegenden Wänden gleichweit entfernt ist.
Ebenso sind weitere polygonale Grundrisse denkbar, wobei Innenwände zumindest teilweise, überwiegend oder vollständig entlang aller oder einiger Symmetrieachsen verlaufen. Vorzugsweise verlaufen die Innenwände vom Boden bis zu einer Dachkonstruktion, die gleichermaßen von den Innenwänden als auch von den Außenwänden getragen wird. Die Innenwände können aus Gabionen oder anderen Materialien erstellt sein, die schmaler als die Gabionen der Außenwände sind. Die Mauerwerkskonstruktion aus kraftschlüssig verbundenen Gabionenkörben bildet vorzugsweise ein drei-dimensionales Raumgitter, um besondere Stabilität bei Erschütterungen zu realisieren. Der in 1 dargestellte Grundriss stellt ein derartiges drei dimensionales Raumgitter dar. Ferner bietet die Anordnung der Aussparungen, beispielsweise für Fenster und Türen, wie in 1 dargestellt, eine besonders stabile Konstruktion. Vorzugsweise ist in jedem Quadranten nur eine Aussparung vorgesehen, wobei die Quadranten durch die in 1 dargestellte Außenmauer und die beiden entlang der Mittengeraden verlaufenden Innenwände gebildet werden. Ferner sind die Aussparungen vorzugsweise voneinander und von den Ecken der Außenmauer entfern angeordnet. Insbesondere sind die Aussparungen in den Mitten der Quadranten in den Außenmauern vorgesehen. Die Länge der Aussparungen sind vorzugsweise kleiner als die Länge des kürzesten Behältertyps, der verwendet wird.
Durch die quadratische Grundform und die vertikale und horizontale kraftschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Behältern wird eine Stabilität erreicht, die die von sonst üblichen Ringankern in Fundamenten und oberen Mauwerksabschlüssen deutlich übertrifft.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion im Querschnitt. Es sind drei zusammenhängende Mauerwerkkonstruktionen aus Gabionen 110 dargestellt, die zusammen ein Bauwerk bilden, das auf einem Fundament errichtet ist. Das Bauwerk umfasst ferner eine Dachkonstruktion 150–154, das über Lagerungen 152, vorzugsweise Punktlagerungen, mit dem Mauerwerk verbunden ist.
Die Dachkonstruktion ist vorzugsweise auf die erfindungsgemäße Mauerwerkskonstruktion aufgesetzt. Die kann beispielsweise mittels eines Krans durchgeführt werden, der das Dach auch die fertig ausgebildete Mauerwerkskonstruktion aufsetzt. Die Dachkonstruktion ist eine selbsttragende Konstruktion, vorzugsweise aus Holz, die als steife Pyramide oder steife Scheibe ausgebildet ist. Die Dachkonstruktion wird als Holzkonstruktion erstellt, die im Ergebnis eine Pyramidenform oder eine Scheibenform bildet. Die Dachkonstruktion in 2 umfasst ein Fachwerk 150 aus Holzlatten oder Metall, Punkt-Auflager 152, die beispielsweise die Ecken und/oder die Mittelpunkte jeder Grundkante der Pyramide mit der erfindungsgemässen Mauerwerkkonstruktion 110 verbinden, sowie eine vorzugsweise regendichte Dachbedeckung 150, die auf den gewinkelt ausgerichteten Pyramidenflächen ausgebildet ist. Die Last der Dachkonstruktion 150, 152, 154 wird über die Punktlager 152 auf die oberste Ebene der Mauerwerkkonstruktion 110 übertragen. Die Mauerwerkkonstruktion 110 nimmt die Last der Dachkonstruktion gleichförmig auf und leitet diese über ein Fundament 140 an das Gelände 160 weiter.
Das Fundament wird somit mit der Last der Dachkonstruktion und der Gewichtslast der Mauerwerkkonstruktion 110 belastet und gibt diese Last, zusammen mit der Gewichtslast des Fundaments 140, an das Gelände 160 weiter. Die Höhe der Mauerwerkkonstruktion 110 entspricht der Höhe der Behälter bzw. Gabionen 110, von denen 2 in einer Aushebung vorgesehen sind und 5 oberhalb bzw. auf der Geländefläche angeordnet sind. Die Gabionen sind vorzugsweise 150 cm und/oder 200 cm lang und 80 cm breit. Vorzugsweise werden 2 Lagen (d. h. 2 Gruppen horizontal zueinander angeordneter Behälter) Gabionen bzw. Behälter in der Erde vergraben, um ein frostsicheres Fundament zu erhalten. Die in der Erde eingegrabenen Behälter haben vorzugsweise jeweils eine Höhe von 30 cm–70 cm, 40 cm–60 cm und vorzugsweise von 45 cm–55 cm, insbesondere von im wesentlichen 50 cm. Die Gesamthöhe der beiden Lagen entspricht der doppelten Höhe der in der Erde vergrabenen Behälter. Die Tiefe des Fundament wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass sich ein frostsicheres Fundament ergibt.
Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion in verschiedenen Ebenen A–G. Die Ebene A ist der untersten, in 2 dargestellten Ebene von nebeneinander angeordneten Behältern zuzuordnen, die darauf folgenden Ebenen B–G sind den jeweiligen aufeinander folgenden Behältern zuzuordnen. Eine im Alphabet nachgeordnete Ebenen ist somit einer Behältergruppe zuzuordnen, die über einer im Alphabet vorangehenden Ebene liegt. Die in 3 dargestellte Mauerwerkkonstruktion ist aus Behältern bzw. Gabionen mit zwei verschiedenen Längen ausgebildet, wobei die Breite aller Behälter gleich ist. Die verwendeten Behälter sind somit in kurze Behälter 212 mit 150 cm (dunkel gepunktet dargestellt) und in lange Behälter 214 mit 200 cm (hell schraffiert dargestellt) einzuteilen. Die Behälter umfassen Körbe, die mit Füllmaterial ausgefüllt sind. Soll eine Wand eine Aussparung für eine Tür oder ein Fenster aufweisen, so werden vorzugsweise ausschließlich, größtenteils oder abschnittsweise kurze Behälter 214 verwendet. Die Schichten A und B sind dem Fundament zuzuordnen, während die anderen Schichten C–G oberhalb der Geländeoberfläche angeordnet sind. Die Ebene G umfasst vorzugsweise Punktlager (nicht dargestellt) für eine Dachkonstruktion (nicht dargestellt) oder ist mit diesen kraftübertragend verbunden.
Die 4 zeigt einen Wandquerschnitt einer erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktion in der Detailansicht. Die in 4 dargestellte Mauerwerkkonstruktion umfasst eine äußere Korbschicht bzw. Schicht aus befüllten Behältern 310a oder 310c, die 2 unterschiedlich mögliche Füllalternativen zeigen, und eine mittlere Korbschicht bzw. Schicht aus befüllten Behältern 310b. Die äußere Schicht 310a oder 310c umfasst Behälter mit einer Füllung aus lokal verfügbaren Materialien, beispielsweise Mauerwerk, Schutt, Ziegelstein, Ziegelsteinabbruch, Steine, Sandsäcke, geschreddertes Material, das mindestens eines der voranstehenden Materialien umfasst, die mittlere Schicht bzw. Zwischenschicht 310b dient der Dämmung und umfasst Lehm, beispielsweise Luftziegel. Die Füllung der Behälter kann auch eine Mischung dieser Materialien umfassen. Vorzugsweise werden für die unteren Behälter Füllungen aus gröberem Material verwendet, um so eine bessere Aufnahme von Erschütterungen zu ermöglichen und die oberen Mauerwerksabschnitte vor Erschütterungen zu schützen. Die Schichten 310a–c bilden vorzugsweise eine gemeinsame Ebene, auf der eine Dachkonstruktion (in 4 mit den oberen zwei parallelen horizontalen Linien skizziert) aufliegen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die drei Schichten durch Gabionen bzw. Behälter gebildet, in denen eine kleinere Gabione bzw. ein kleinerer Behälter angeordnet ist. Ein Behälter, der drei Schichten bildet, umfasst zunächst einen äußeren Drahtkorb, der oben offen sein kann. Ein Abmessungsbeispiel hierfür ist: Länge von ca. 150 cm oder ca. 200 cm, Breite von ca. 80 cm und eine Höhe von ca. 50 cm. In diesem ist ein weiterer, kleinerer innerer Drahtkorb angeordnet. Dieser weist vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Länge und Höhe auf, ist jedoch schmaler als der äußere Drahtkorb, beispielsweise mit einer Breite von ca. 1/3 oder ca. 1/2 der Breite des äußeren Drahtkorbs, insbesondere ca. 30 cm. Der innere Drahtkorb wird mit dem äußeren befestigt, oder ist mit diesem kraftschlüssig bzw. stoffschlüssig ausgeführt. Der innere Drahtkorb unterteilt den Behälter in 3 Zonen, d. h. in die äußere Korbschicht, die Zwischenschicht und die innere Korbschicht.
Die mittlere Schicht ist vorzugsweise im wesentlichen a = 30 cm breit. Die Gesamtbreite der drei Schichten 310a–c beträgt vorzugsweise im wesentlichen b = 80 cm. Die innere Schicht und die äußere Schicht kann Behälter umfassen, wie sie in 3 verwendet wurden, je nach Typ eine Länge von 150 cm und 200 cm aufweisen, und ca. 25 cm breit sind. Die mittlere Schicht ist vorzugsweise aus lockeren Luftziegeln oder Lehm ausgebildet, die in einen Hohlraum gefüllt werden, von einem inneren Drahtkorb des Behälters gebildet wird. Alternativ kann das Volumen der Zwischenschicht bzw. mittleren Schicht von der innere und der äußere Schicht gebildet werden, nachdem diese errichtet wurden. Vorzugsweise werden die Behälter der inneren Schicht, der Zwischenschicht und der äußeren Schicht miteinander kraftschlüssig verbunden.
Eine weitere Alternative besteht darin, die mittlere und eine äußere Schicht oder nur eine dieser Schichten aus Verbundmauerwerk vorzusehen. Vorzugsweise ist jedoch die innere Schicht immer aus der erfindungsgemäßen Mauerwerkkonstruktion, die gefüllte Behälter umfasst, ausgebildet, um den Innenraum des Gebäudes im Falle eines Erdbebens durch die Eigenschaften des Mauerwerks zu schützen.
Die Gesamtinnenfläche des Gebäudes, das durch die Mauerwerkkonstruktion gebildet wird, beträgt vorzugsweise 50–60 m². Die Außenmasse betragen vorzugsweise 9 × 9 m. Vorzugsweise ist das Höhe/Breiten-Verhältnis der Behälter < 3, < 2, < 1, < 0.8, < 0.6, < 0.5, < 0.3 oder < 0.2. Insbesondere kann das Höhe/Breiten-Verhältnis der Behälter zwischen 0,65 und 0,55 betragen.
Die Figuren sind nicht maßstäblich dargestellt. Ferner können sämtliche Größenangaben um ±100%, ±50%, ±30% oder ±10% abweichen. Die Proportionen können ebenfalls um diesen Betrag verzerrt sein. Für größere Gebäude und/oder für stabilere Gebäude können mehrere in sich geschlossene erfindungsgemäße Mauerwerkkonstruktionen verwendet werden, die mit einem Abstand zueinander ineinander geschachtelt sind. Die durch den Innenraum des Gebäudes verlaufenden Innenwände können auch außerhalb der Mitte zwischen zwei Außenmauern angeordnet sein.
Die Erfindung wird ferner von einem Verfahren zur Verwendung von Gabionen zur Erstellung von selbsttragendem Mauerwerk, das mit einer Dachkonstruktion versehen ist und die Dachlast vollständig aufnimmt, realisiert. Diese Verwendung von Gabionen ermöglicht erdbebenresistentes Bauen, da die dämpfenden Eigenschaften von Gabionen, die sich durch ihre inhomogene, zueinanderverschiebbare Füllung ergeben, ein inhärent dämpfendes Mauerwerk ergeben. Neben den dämpfenden Eigenschaften im Falle von starken Erschütterungen ergeben Gabionen eine stabile Mauerwerkskonstruktion im statischen Fall.
Im Allgemeinen betrifft die Erfindung eine Mauerwerkkonstruktion aus Gabionen, die als tragende Außenwand ihr Eigengewicht und die Last einer Dachkonstruktion tragen. In der erfindungsgemäßen Mauerwerkkonstruktion werden somit im Wesentlichen nur Vertikalkräfte auf den Untergrund übertragen. Die erfindungsgemäßen Mauerwerkkonstruktion dient nicht der Aufnahme und Weiterleitung von Horizontalkräften, wie sie bei Böschungen oder Ufereinfassungen auftreten.

Claims

Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion mit mehreren Behältern, jeweils einen Boden und eine vertikal verlaufende, sich umfänglich erstreckende Seitenwand aufweisen und die jeweils im Wesentlichen vollständig mit einer Füllung befüllt sind, die Schüttgut umfasst, wobei die mehreren Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) und die in diesem vorgesehenen Füllung ein tragendes Mauerwerk bilden.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) übereinander gestapelt sind.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, wobei das tragende Mauerwerk die gesamte Last darüber liegender Bauteile, die von mindestens einem der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) getragen werden, sowie das Eigengewicht der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) überwiegend oder vollständig an ein Fundament (140) oder auf eine Geländeoberfläche (160) überträgt, auf dem die Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) angeordnet sind.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) Gabionen sind, die jeweils neben einem Boden und der Seitenwand einen Deckel umfassen, wobei der Boden, die Seitenwand und der Deckel kraftschlüssig miteinander verbunden sind, die Füllung vollständig umgeben, und die Füllung in einer Quaderform halten.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Füllung jedes Behälters eine Vielzahl gegeneinander verschiebbare Steinelemente umfasst und ein überwiegender Anteil der Steinelemente oder alle Steinelemente keine aus Mörtel ausgebildeten kraftschlüssigen Verbindungen zu benachbarten Steinelemente aufweisen.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach Anspruch 5, wobei die Steinelemente hinsichtlich ihrer Oberfläche und Größe ausgebildet sind, eine zwischen benachbarten Steinelementen wirkende Haftkraft vorzusehen, die über der Belastung liegt, die sich in einem statischen Belastungszustand ergibt, wobei die Haftkraft unter derjenigen Belastung liegt, die sich bei starken Erschütterungen oder Erdbeben ergibt.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) als teilelastisch und/oder reißfeste Behälter aus Drahtgitter, durchgängigen Metallblech und/oder einem mit Lücken versehenen Metallblech, Kunststofffasernetz, Polymerfasernetz, Kohlefasernetz, Textilfasernetz, Glasfaser- oder Kohlefaserverbundwerkstoff, oder einer Kombination hiervon ausgebildet sind.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand und/oder der Boden mindestens eines oder aller Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) Vorrichtungen zur kraftschlüssigen oder formschlüssigen Befestigung mit mindestens einem benachbarten Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) umfasst.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Gruppe der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) neben oder über einer zweiten Gruppe der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) angeordnet ist und Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) der ersten Gruppe parallel oder um im wesentlichen die Hälfte der Breite der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) versetzt zu der zweiten Gruppe der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) angeordnet ist, wobei, wenn die erste Gruppe über der zweiten Gruppe angeordnet ist, die erste Gruppe der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) die auf diese wirkende Last im wesentlichen vollständig auf die zweite Gruppe überträgt, und, wenn die erste Gruppe über der zweiten Gruppe angeordnet ist, die Last, die auf die erste und zweite Gruppe wirkt, auf die erste und die zweite Gruppe gleichmäßig verteilt wird.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Füllung in jedem der Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) eine auf den jeweiligen Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) wirkende Last im wesentlichen vollständig an ein unter dem Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) angeordnetes Bauteil oder Behälter (10; 110; 212, 214; 310a–c) überträgt.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Dämmschicht (310b) umfasst, wobei mindestens zwei nebeneinander angeordnete Gruppen der Behälter (310a–c), die sich parallel zueinander vertikal erstrecken, durch die Dämmschicht (310b) getrennt sind, die sich parallel zu den nebeneinander angeordneten Gruppen vertikal erstreckt, wobei die Dämmschicht die Übertragung von Schall, von Wärme und/oder von Luft durch die Dämmschicht hindurch dämpft.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Füllung jedes Behälters mit oberen Kanten jeder Seitenwand des jeweiligen Behälters abschließt und eine horizontale Ebene bildet, die zur gleichmäßigen Aufnahme einer vertikalen Last eingerichtet ist.
Erdbebenfeste Mauerwerkkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Füllung Bruchsteine, Felsen, Bruchstein gebrochene Mineralstoffe, Schotter, gebrochene Platten, Werksteine und/oder gebrochene Werksteine umfasst.
Verwendung von Gabionen zur Ausbildung eines selbsttragenden Mauerwerks eines Gebäudes, das zur Aufnahme der gesamten auf das Mauerwerk wirkenden, vertikalen Last vorgesehen ist.