DE1108890B

DE1108890B - Gelenk fuer Bauwerke in Erdbeben- oder Bergschadensgebieten

Info

Publication number: DE1108890B
Application number: DEM29986A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Nuesslein
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1956-03-16
Filing date: 1956-03-16
Publication date: 1961-06-15

Description

Gelenk für Bauwerke in Erdbeben-oder Bergschadensgebieten Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenk für Bauwerke (Gebäude, Maschinen od. dgl.) in Erdbeben-oder Bergschadensgebieten, welches zwischen Bauwerk und Fundament(en) mehrfach angeordnet ist und aus zwei Teilen, nämlich einer in eine Kugelschale eingreifenden Kugelkalotte besteht und das sowohl ein Schiefstellen als auch eine Horizontalbewegung des Fundamentes gegenüber dem Bauwerk spannungsfrei gestattet. Bei bekannten derartigen Gelenken ermöglichen die Kugelkalotten und Kugelschalen ein spannungsfreies Schiefstellen des Fundamentes beim Absenken eines Fundamentunterstützungspunktes, deren besondere Kug gellager eine horizontale Verschiebemöglichkeit für das Fundament ergeben.
Die bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß die Gelenke eine umständliche Bauart aufweisen. Sie haben den weiteren Nachteil, daß die Kugellager bei großen Abstützdrücken häufig zerstört werden. Schließlich haben sie den Nachteil, daß die Kugellager bei gleicher oder ungleicher Belastung aller Gelenke stets das gesamte Fundamentgewicht einschließlich des Gewichtes der auf dem Fundament errichteten Maschinen oder Gebäude abstützen müssen und daß deshalb ein Verschieben des Fundamentes in horizontaler Ebene nur mit einem großen Kraftaufwand möglich ist. Auf der anderen Seite müssen aber aus Sicherheitsgründen den Gelenken besondere Feststeller zur Sicherung gegen unerwünschte Horizontalbewegungen des Fundamentes zugeordnet sein.
Gemäß der Erfindung sollen diese Mängel dadurch behoben werden, daß der nach dem Fundament zu gerichtete Teil des Gelenkes mit einer Platte fest verbunden ist, die eine nach unten zu gerichtete Ausnehmung besitzt, welche von einer mit dem Fundament fest verbundenen Gleitplatte abgeschlossen ist, derart, daß eine mit einem Druckmittel füllbare Kammer entsteht.
Eine Anlage mit diesen Merkmalen weist in ihrem Aufbau einfache und wenig störanfällige Gelenke auf, die ein spannungsfreies Schiefstellen des Fundamentes erlauben. Außerdem kann durch entsprechende Bestimmung des Flüssigkeitsdruckes in der Gelenkkamrner in einfacher Weise erreicht werden, daß einerseits horizontale Zerrungen und Stauchungen im Untergrund nicht zu unerwünschten Spannungen im Fundament führen und daß andererseits unerwünschte Horizontalverschiebungen des Fundamentes nicht zu befürchten sind. Schließlich kann aber auch der Druck in der Kammer derart bestimmt werden, daß erwünschte Horizontalverschiebungen mit einem sehr geringen Kraftaufwand möglich sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet der nach dem Fundament zu gerichtete untere Teil des Gelenkes und die an ihm befestigte Platte mit ihrer Ausdehnung ein Werkstück. Zweckmäßig ist es auch, die Kugelschale mit einem reibungsarmen Ausguß zu versehen und ferner die mit dem Fundament fest verbundene Gleitplatte aus einem reibungsarmen Werkstoff herzustellen. Ferner wird erfindungsgemäß auch noch vorgeschlagen, zwischen der Ausnehmung der Platte und der Gleitplatte eine Dichtungsmanschette anzuordnen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Einbrüche im Erdinnem bei den bekannten Anordnungen nicht nur zu Spannungen in den Fundamenten führen, sondern daß solche Einbrüche auch zu Verlagerungen der Fundamente führen können, d. h. daß sich die Fundamente absenken, schiefstellen oder seitlich auswandern, und daß solche Verlagerungen der Fundamente in vielen Fällen untragbar sind, z. B. dann, wenn die Gerüste einer Walzstraße auf verschiedenen Fundamenten ruhen und mit Rücksicht auf den Fertigungsvorgang ihre Lage zueinander beibehalten müssen. Das Verlagern eines Fundamentes bei Einbrüchen im Erdinnern läßt sich zwar nicht ohne weiteres vermeiden, es soll mit dem Gegenstand der Erfindung in seiner weiteren Ausgestaltung jedoch ein Weg gezeigt werden, wie ein verlagertes Fundament ohne erheblichen baulichen Aufwand wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückgebracht werden kann. Um ein seitliches Auswandern eines Fundamentes rückgängig zu machen, bedarf das oben als bevorzugte Ausführungsforin beschriebene Gelenk keiner Änderung. Es muß lediglich in der Gehäusekammer der Druck derart erhöht werden, daß durch ihn die Wirkung des Gewichtes des Fundamentes und der Maschine oder des Gebäudes ausgeglichen wird. Ist in der Gehäusekammer ein solcher Druck erreicht, so ist das Fundament mit geringem Kraftaufwand in horizontaler Ebene zu verschieben und in seine ursprüngliche Lage zurückzubringen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt: es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erräuterung der Bewegungsmöglichkeit eines Fundamentes und Fig. 2 ein gemäß der Erfindung abgestütztes Bauwerk in schematischer Darstellung und Fig. 3 eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes in vergrößerter Darstellung und im Schnitt.
Nach der Darstellung gemäß Fig. 1 ruht ein Bauwerk 1 auf Sockeln SI, S- welche die Fundamentgründung 2 darstellen und sich auf dem Untergrund U abstützen. Wird nun infolge eines Bergschadens, z. B. infolge eines Einbruches im Erdinnern, beispielsweise der Sockel S., in Richtung des Pfeiles A versetzt (Fig. 1), so treten im Fundament erhebliche Zug- und Biegespannungen durch in Richtung der Pfeile B, C wirkende Kräfte auf, wenn das Bauwerk fest mit den Sockeln verbunden ist und der Sockel S, seine ursprüngliche Stellung beibehält. Werden beide Sockel Si und S., in der Richtung des Pfeiles A um gleiche Beträge hersetzt, so treten im Bauwerk 1, wenn es mit beiden Sockeln fest verbunden ist, zwar keine Spannungen auf, es wird aber in der Richtung des Pfeiles C abgesenkt und wandert außerdem in Richtung des Pfeiles B seitlich aus. Wenn beide Sockel Si und S., in Richtung des Pfeiles A um verschiedene Beträge infolge eines Bergschadens oder wenn beide Sockel in verschiedenen Richtungen um gleiche oder verschiedene Beträge versetzt werden, so treten im Bauwerk 1- Zug- oder Druckspannungen und Biegespannungen auf, und das Bauwerk kann außerdem schiefgestellt werden.
Um das Auftreten von Zug-, Druck- und Biegespannungen im Bauwerk 1 zu verhindern, sind gemäß Fig. 2 zwischen den das Fundament 2 darstellenden Sockeln und dem Bauwerk 1 räumlich bewegliche, in horizontaler Ebene verschiebbare Gelenke angeordnet. Jedes der Gelenke weist einen unteren als Gehäuse gestalteten Teil 3 und einen oberen Teil 4 auf. Der Teil 3 schließt eine nach dem Fundament hin offene Ausnehmung bzw. Kammer 5 ein. Die dem Bauwerk 1 zugewandten Seiten jedes der Gehäuse sind kugelförmig ausgebildet. Mit ihren kugelförmigen Seiten arbeiten die unteren Teile 3 mit Kugelschalen zusammen, die am oberen Teil 4 und damit am Bauwerk 1 sitzen. Der untere, nach dem Fundament 2 zu gerichtete Teil 3 jedes Gelenkes ist mit einer Platte 6 fest verbunden, die eine mit der Ausnehmung 5 zusammenfallende Ausnehmung aufweist. Jede der Ausnehmungen wird von einer mit dem Fundament 2 fest verbundenen Gleitplatte 7 abgeschlossen. Mit 8 sind die Druckmittelzuleitungen und mit 9 die Dichtungsmanschetten bezeichnet. Die Kugelschalen sind mit einem reibungsmindemden Ausguß 10, beispielsweise Thermit, versehen. Die Kammern oder Ausnehmungen 5 sind mit einem flüssigen Druckmittel, beispielsweise mit Drucköl, gefüllt. Das Drucköl wird über von Ventilen 11 gesteuerte Leitungen 8 mittels einer Pumpe 12 in die Kammern 5 geleitet. Zweckmäßig erfolgt die Förderung des Druckmittels für alle Kammern mittels einer gemeinsamen Pumpe. Ein Heraustreten des Druckmittels aus den Kammern 5 wird durch die Manschettendichtungen 9 verhindert.
Bei einer Verlagerung eines der Fundamente 2 in Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeiles A gleitet der untere Teil 3 des diesem Fundament 2 zugeordneten Gelenkes auf der Gleitplatte 7. Dieses Gleiten findet gegen einen Reibungswiderstand R statt, der sich aus dem diesem Gelenk zugehörigen Anteil des Gewichtes G des Bauwerkes 1, vermindert um den Druck in der Kammer 5 und dem Reibwert zwischen der Kammer 5 und der Gleitplatte 7, errechnet. Durch entsprechende Bemessung kann erreicht werden, daß die hierbei auftretenden Zugspannungen im Fundament keinen unzulässigen Wert annehmen und daß das dem Fundament 2 zugeordnete Gelenk doch nicht aus dem Bereich des Bauwerkes 1 auswandert. Wird angenommen, daß sich bei Bewegungen des einen Fundamentes 2 sich das andere Fundament nicht bewegt oder sich nicht in gleichem Maße bewegt wie das erste Fundament, so können trotzdem in dem Bauwerk 1 keine Biegespannungen auftreten, da das Bauwerk 1 in lotrechter Ebene um das dem zweiten Fundament zugeordnete Fundament schwenkt.
Es kann aber auch im Gegensatz zu den dargestellten Beispielen ohne weiteres die Kugelschale der Gelenke am Gehäuse 3 und die Kugelkalotte am Bauwerk 1 angebracht werden. Unter Umständen können auch die in Fig. 2 dargestellten Gehäuse um 1800 gedreht und die Kugelschalen an den Fundamenten und die Gleitplatten am Bauwerk 1 befestigt werden. Die Anzahl der verwendeten Gelenke richtet sich nach der Größe der Bauwerke bzw. nach den abzustützenden Gewichten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gelenk für Bauwerke (Gebäude, Maschinen od. dgl.) in Erdbeben- oder Bergschadensgebieten, welches zwischen Bauwerk und Fundament(en) mehrfach angeordnet ist und aus zwei Teilen, nämlich einer in eine Kugelschale eingreifenden Kugelkalotte, besteht und das sowohl ein Schiefstellen als auch eine Horizontalbewegung des Fundamentes gegenüber dem Bauwerk spannungsfrei gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß sein nach dem Fundament (2) zu gerichteter Teil (3) mit einer Platte (6) fest verbunden ist, die eine nach unten zu gerichtete Ausnehmung (5) besitzt, welche von einer mit dem Fundament fest verbundenen Gleitplatte (7) abgeschlossen ist, derart, daß eine mit einem Druckmittel füllbare Kammer entsteht.
2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Fundament zu gerichtete Teil (3) und die Platte (6) mit ihrer Ausnehmung (5) ein Werkstück bilden. 3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschale mit einem reibungsarmen Ausguß (10) versehen ist. 4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitplatte (7) aus einem reibungsannen Werkstoff besteht. 5. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausnehmung (5) und Gleitplatte (7) eine Dichtungsmanschette (9) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 375 822, 404 314, 444 216; österreichische Patentschrift Nr. 69 544; USA.-Patentschrift Nr. 2 014 643.