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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gebäude mit mindestens einer tragenden
Fundamenteinheit, die in einem das Gebäude umgebenden Baugrund angeordnet
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Es
hat sich gezeigt, daß insbesondere
die bei Erdbeben auftretenden Horizontalkräfte zu verheerenden Schäden führen. Derartige
Kräfte
treten in Abhängigkeit
von den jeweiligen Erdstößen nur
kurzfristig auf, bewirken jedoch aufgrund ihrer Heftigkeit große Zerstörungen an
Gebäuden.
Es sind diverse Gebäudekonstruktionen
entwickelt worden, um das Ausmaß dieser
Zerstörungen
einschränken
zu können.
Erfindungsgemäß soll eine
weitere Lösung
zur Verfügung
gestellt werden.
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Der
Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Gebäude zu schaffen,
das eine besonders große
Erdbebensicherheit aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem
Gebäude
der eingangs wiedergegebenen Art dadurch gelöst, daß die Fundamenteinheit einen nach
unten konvex gekrümmten
Ab schnitt aufweist und daß die
Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit und des Baugrundes
so abgestimmt sind, daß infolge
von Erdbeben auftretende Horizontalkräfte ein Verschwenken der Fundamenteinheit um
ihren Schwenkpunkt bewirken.
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Die
erfindungsgemäße Lösung weicht
daher vom Prinzip einer starr im Baugrund verankerten Fundamenteinheit
ab und schlägt
statt dessen eine Fundamenteinheit vor, die flexibel auf entsprechend große Horizontalkräfte reagiert
und durch diese aus ihrer Lage heraus verschwenkbar ist. Ein derartiges Verschwenken
soll sowohl in Vertikalrichtung als auch durch Torsionskräfte in einer
Horizontalebene möglich
sein. Diese Verschwenkbarkeit wird durch den nach unten konvex gekrümmten Abschnitt
der Fundamenteinheit gesichert, wobei die Fundamenteinheit und der
umgebende Baugrund so aufeinander abgestimmt sind, daß bei entsprechend
hohen Horizontalkräften,
wie sie bei Erdstößen auftreten,
ein Verschwenken möglich
ist. Das bedeutet, daß sowohl
die Materialien als auch die Abmessungen der Fundamenteinheit und
des umgebenden Baugrundes aufeinander abgestimmt sind, d.h. insbesondere
die Reibungskoeffizienten beider Materialien, die Lage des Schwerpunktes
des Gebäudes,
die Abmessungen der Fundamenteinheit, die Gestaltung der Grenzfläche zwischen
Fundamenteinheit und Baugrund etc.. Da der nach unten konvex gekrümmte Abschnitt
in sämtlichen
Schnittebenen gekrümmt
ist, bewirken aus allen Richtungen angreifende Horizontalkräfte einen
entsprechenden Schwenkvorgang, d.h. auch Torsionskräfte, die
versuchen, das Gebäude
zu drehen. Alles in allem ergibt sich daher eine flexible Reaktion
auf die auftretenden Horizontalkräfte, die in weitgehendem Umfang
eine Beschädigung
des Gebäudes
ausschließt.
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Bei
der tragenden Fundamenteinheit des Gebäudes kann es sich um eine Bodenplatte,
eine Säule,
einen Pfahl, einen Pfosten, ein Streifenfundament etc. handeln.
Derartige Einheiten können
mehrfach vorhanden sein. Beispielsweise kann das Gebäude eine
einzige durchgehende starre Bodenplatte besitzen, aber auch eine
Vielzahl von Pfählen,
Pfosten u. dgl.. In jedem Fall weist die Fundamenteinheit den nach
unten konvex gekrümmten
Abschnitt auf.
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Die
Materialien und Abmessungen der Fundamenteinheit und des umgebenden
Baugrundes sind vorzugsweise so ausgewählt, daß andere Horizontalkräfte (Windkräfte etc.)
als die bei Erdbeben auftretenden Horizontalkräfte keine wesentliche Verschwenkung
des Gebäudes
bewirken.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, das der konvex gekrümmte Abschnitt
halbkugelförmig
ausgebildet ist. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der konvex gekrümmte
Abschnitt als halbes Ellipsoid ausgebildet.
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Der
das Gebäude
umgebende Baugrund ist zweckmäßigerweise
als eine die Fundamenteinheit umgebende Wanne ausgebildet. Als Material,
aus dem die Wanne besteht bzw. mit dem die Wanne gefüllt ist,
können
Materialien verwendet werden, die in Abstimmung mit der Fundamenteinheit
die gewünschte
Reibung liefern, um die Schwenkbewegungen zu zulassen. Derartige
Materialien, die vorzugsweise auch einen gewissen Dämpfungseffekt
besitzen, sind vorzugsweise Kies, Sand etc..
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Schwerpunkt des Gebäudes so
angeordnet ist, daß nach
dem Verschwenken der Fundamenteinheit ein automatisches Zurückschwenken
erfolgt. Hierbei erfolgt eine automatische Rückstellung des Gebäudes nach
Art eines „Stehaufmännchens". Dieser Effekt tritt
natürlich
nur bei einem Verschwenken bzw. Verkippen in einer Vertikalebene
auf. Bei einem Verschwenken bzw. Verdrehen in einer Horizontalebene ist
eine Zurückbewegung
nicht möglich.
Ein „Verdrehen" des Gebäudes bei
einem auftretenden Erdbeben ohne Rückführung in die Ausgangsstellung
muß damit
hierbei in Kauf genommen werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 einen Vertikalschnitt durch
ein Gebäude
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine Draufsicht auf das
Gebäude
der 1; und
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3 einen Vertikalschnitt
durch einen Teil eines Gebäudes
einer zweiten Ausführungsform.
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Das
in 1 im Vertikalschnitt
schematisch gezeigte Gebäude 1 hat
eine in Breitenabmessung gegenüber
diesem erweiterte Bodenplatte 2, die als Fundamenteinheit
dient. Die Bodenplatte weist einen nach unten konvex gekrümmten Abschnitt 3 auf,
der eine Teilkugel bildet.
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Das
Gebäude 1 ist
in einer aus Kies bestehenden Wanne 5 gelagert.
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Treten
beispielsweise bei einem Erdbeben Horizontalkräfte auf, wie sie durch den
Pfeil in 1 verdeutlicht
sind, erfolgt in diesem Falle, da der Schwerpunkt des Gebäudes unterhalb
der Angriffslinie der Horizontalkräfte liegt, ein Verschwenken
des Gebäudes
um den Schwerpunkt (Schwenkpunkt) entlang der Grenzfläche zwischen
dem konvex nach unten gekrümmten
Abschnitt 3 und dem Baugrund 5. Das Gebäude gelangt
in die gestrichelt gezeigte Stellung (übertrieben dargestellt). Ist
die Horizontalkraft verschwunden, kehrt das Gebäude in seine Ausgangsstellung
zurück.
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3 zeigt eine Ausführungsform,
bei der die Fundamenteinheit eines Gebäudes aus Pfählen 6 besteht, die
an ihren unteren Enden mit nach unten konvex gekrümmten Abschnitten 8 versehen
sind. Die Pfähle 6 tragen
eine Bodenplatte 7. Auch hier befindet sich die Fundamenteinheit
in einer aus einem geeigneten Bettungsmaterial, beispielsweise Kies, bestehenden
Bodenwanne 5. Die Erdoberfläche ist mit 4 gekennzeichnet.
Bei dieser Ausführungsform tritt
ein entsprechender Effekt ein wie bei der in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform.
Seitlich, d.h. horizontal, an der Fundamenteinheit angreifende Kräfte führen zu
einem Verschwenken der Pfähle 6, die
danach wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren.
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Vorstehend
wurden bei Erdbeben auftretende Horizontalkräfte erwähnt. Dies schließt nicht
aus, daß die
erfindungsgemäßen Maßnahmen
auch entsprechende Wirkungen bei Vertikalkräften infolge von Erdbeben entfalten.