DE3300987A1

DE3300987A1 - Anpassungsfaehiges elastomerlager fuer erdbebengefaehrdete bauten

Info

Publication number: DE3300987A1
Application number: DE3300987A
Authority: DE
Inventors: Adrian Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Pocanschi; Geb. Roth Heidemarie Dipl.-Ing. Pocanschi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1984-07-19

Description

Akten -Exemplar
zur

PATSHTANKSLDUSG

Titel : Anpassungsfähiges Slastomerlager für erdbebengefährdete Bauten

Anmelder : Dipl.Ing. Heidemarie Pocanschi und Dr.Ing. Adrian Pocanschi, Stuttgart, Hauptmannsreute

Land: Deutschland

Dipl.Ing·Heidemarie Pocanschi und Dr.Ing.Adrian Pocanschi, Stuttgart 1 Hauptmannsreute 94

Anpassungsfähiges Slastomerlager für erdbebengefährdete Bauten

Die Erfindung betrifft ein anpassungsfähiges Slastornerlager für erdbebengefährdete Bauten , bei dem ein räumlich mit begrenztem Weg schwimmender Schwingungsisolator zwischen dem Fundament und dem Oberbau angeordnet ist.

Es gibt bereits verschiedene Einrichtungen dieser Art zur Durchführung der seismischen Isolierung. Unter anderem hat man hierbei das Konzept der gleitenden Lager oder der schwimenden Lagerung verfolgt, welches auch den Erfindungsgegenstand betrifft. Hier- ._t bei beruht die Grundidee darauf, daß der Überbau als geschützter Gebäudebereich vom Fundament getrennt und allseitig durch elasti sche Laßerkörper, z.B. von Typ bewehrtes Slastoraerlager, abgeschtützt wird.Die praktische Anwendung dieser Lager als seismischer Isolator ist jedoch aufgrund einiger ungelöster Probleme bisher begrenzt.

Die Elastomer-Sandwichlager, bestehend aus Stahl und Gummilagen, sind in horizontaler richtung viel v/eicher als in vertikaler Richtung. Deshalb weisen die zugehörigen Schutzsysteme eine geringere vertikale Isolation auf. Außerdem die Gummilager erleiden unter der ständigen Bolantung des Gebäudes ständige .Druckdeformationen und verlieren dadurch im Laufe der Zeit ihre elastischen lOiConrjch.'i t'lc n.Düühalb ist os erforderlich die Lager auszuwechseln. !!JC'i'zu h.-it iU.-in u.a. die Lager auf Koile genetzt, ^!d::unit das: La₁-Jer :;urn 'Λ·:: echo der Au:-.v/ech;.;lung entlastet wird ( I-iarthqunJrc fei-.iuüorinc, .-tid structural Dynamics, Vol.3 ,29?-3o9, 197^ ). v.'X'o Lü:.;unjo;t :;c;xien in der Kitte das Lagere einen L'lüizyli ru'er

«AD

als Stü'tz-und Dämpfungselement vor ( Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol.io, 593-6o2f, 1982).

Zur Aufnahme der Y/indkräfte und zur Sicherung der Stabilität des Überbaus ist es ferner erforderlich besondere Anlagen vorzusehen. Die bisher vorgeschlagenen Isolatoren werden mit keinen vertikalen, festen Verbindungen vorgesehen und deswegen können sie bei Bauten wo die Gefahr des Kippens besteht nicht verwendet werden. (Eine Übersicht dieser Problematik ist in der Veröffentlichung des American Concrete Instituts: Aseismic Base Isolation: Its History and Prospects , by J.M.Kelly, 549-586, 1982 , enthalten)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteilen 'zu beseitigen und die Anlage so zu konzipieren, daß das Auswechseln des Isolators entfallen kann und die Stabilität des Oberbaus ständig gewährleistet ist·

Zur Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Lager im Kormalfall, wenn Erderschütterungen nicht statt finden , als normales Elastomerlager wirkt, das auch geringe Schwingungen und Grundbewegungen im Stande ist aufzunehmen, und wenn das Erdbeben auftritt, weist es die Eigenschaften eines räumlich schwimmenden Isolators mit angemessener Dämpfung auf.

Außerdem ist es durch die Erfindung nicht mehr erforderlich besondere Vorrichtungen zur Aufnahme der Windkräfte und zur Begrenzung der relativen Verschiebungen vorzusehen.

Ferner beseitigt das Vorhandensein von festen, vertikalen Verbindungen zwischen dem Fundament und dem Oberbau die Gefahr des Umkippens.

V/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben eich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zsichnung. In dieser zeigen :

-C-

Fig 1 Kinen senkrechten Schnitt durch das erfindungsgemäße

Lager;
Fig.2 einen Horizontalschnitt durch das Lager nach Fig.1 mit Auslösemechanismus.

Fig.1 zeigt das Obergehäuse 1 und das untere Gehäuse 2 deren kreisförmige Ränder durch stabförmige Hysterese-Dämpfer 1 i+a bis 141 verbunden sind. Im Inneren des Gehüuses befindet sich der Isolator der aus einem starren romboidförmigen Kern 3 der in zwei Elastomermassen oben 4 und unten 5 schwimmt, besteht. Der Kern ist, in der Mitte mit den beiden Stahlgehäusen, durch die flexible Verbindung I5ji6 zusammengehalten und ihre Enden mit den Stoßdämpfern 17}18 vorgesehen.

Zwischen den beiden ringbandförmigen in horizontaler Ebene liegenden Seiten der Blas torn ermassen sieht man in Fig. 1 die starren Einlagen C und I ( in Fig.2 A bis L), die die Kraft im Normalfall vom Oberteil 1 auf das Unterteil 2 überträgt. Sie bestehen aus je zwei Verteilun^splatte 7a bis 71 und 8a bis 81 und Keilen 6a bis 61 die durch den Verschlußring 9 miteinander verbunden sind. Die Enden des Verschlußringes sind durch die Schraube 1o gestoßen sieh PUg.2 , die eine Sprengkammer 11 mit Sprengstoff und elektrischem Detonator 12 enthält. Der Detonator 12 steht durch die Leitung 13 rait einem Schwingungsaufnehmer in Verbindung der am Oberbau befestigt ist.

Die Fig.2 zeigt die Draufsicht auf das Lager nach Fig.1 im Schnitt. Man sieht hier, daß eine größere Anzahl-von Keilen 6a bis 61 zwischen der oben und unten liegenden Elastoraermasse 4,5 angeordnet £iind. Diecre Schnitt ist ferner durch den Seitenverschlußring 9 geführt der- die Keile 6a bis 61 in ihrer Lage festhält.

Im nachfolgenden wird die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandos im einzelnen beschrieben :

Wie schon orw'ihnt, v;irl:t dan La^er im Normal fell, wegen der be-

BAD ORIGINAL

grenzten Verhinderung der Elastomerverformungen durch die starren Einlagen A bis L und den Verschlußring 9, wie ein gewöhnliches Elastomerlager·

Wenn Srderschütterungen auftreten und die Schwingungen des Oberbaus eine im Voraus bestimmte Grenze erreichen, der am überbau befestigte Aufnehme!* einen Stromkreis schließt der die Explosion in der Sprengkammer 11 auslöst, wodurch die Schraube Io zerstört und der Ring 9 gelöst wird.

Die zweite Auslösungsmöglichkeit wird von der selbst Auslösung des Verschlußringes 9 eingeleitet, wenn die übertragene Kraft einen bestimmten Wert überschreitet. Diese zusätzliche Sicherungsmaßnahme wird durch eine Sollbruchstelle, die praktisch die Verkleinerung des Ringquerschnittes durch die Sprengkammer 11 darstellt, gewährleistet. Auf diese Weise bricht die Schraube unter der bekannten Kraft schlagartig an dieser Stelle.

Sobald-der Ring 9 ausgelöst v/ird, werden die Keile 6a bis 61 und die dazugehörigen Verteilungsplatten 7a bis 71 und 8a bis 81 von der Schwerkraft nach außen geschoben,wobei der Kern 3 belastet und die Verformung des Elastomers gewährleistet wird, so daß sich das Lager in einen Schwingungsisolator umwandelt. Durch die relative Bewegung zwischen dem Fundament und dem überbau v/erden die Stahlstäbe 1i+a bis 141 plastisch verformt, wodurch die notwendige Dämpfung erreicht wird.

Bei dem Erreichen einer im Voraus bestimmten maximalen Verschiebung, befestigt sich der Kern 3 zwischen den beiden Gehäusen, so daß dadurch den Überbauauslenkungen eine Sperre gesetzt wird.

Wenn das Erdbeben vorbei ist, kann der überbau mittels hydraulischen Pressen angehoben werden und die Lagor wieder in den Normalzustand gebracht werden.

Claims

Ansprüche

Anpassungsfähiges Elastomerlager für erdbebengefährdete Bauten bei dem ein räumlicher mit begrenztem Weg schwimmender Schv/ingungsisolator zwischen dem Fundament und dem Überbau angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein starrer Kern (3) zwischen zwei Elastomerlagen (4,5) in einem Obergehäuse(1) und Untergehäuse (2) unterbracht sind und zwischen den beiden Elastomermassen (4,5) eine starre Einlage (A bis L), die ihre Verformung behindert, vorhanden ist durch die im Normalfall, das heißt ohne Erdbeben,.die Schwerkraft des Oberbaus durch unverformbare Elastomermasse übertragen wird und, daß die · Einlage ( A bis L) durch ein Erdbeben lösbar ist, wodurch der Schv/ingungsisolator in Betrieb gesetzt wird.
2. Anpassungsfähiges Slastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Einlage ( A bis L) durch die Keile ( 6a bis 61) und die. Verteilungsplatten ( ?a. bis 71 und 8a bis 81 ) gebildet ist, welche durch einen Seitenverschlußring (9) im Normalfall in ihrer Lage gehalten werden, wobei der Ring )9) durch eine Schraube (1o) mit einer Sollbruchstelle geschlossen ist, die durch die Bewegung des Grundes ausgelöst wird.
3· Anpassungsfähiges Etastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (1o) eine Sprengkammer (11) enthält, der mit einem für sich bekannten elektrischen Zünder (12) in Verbindung steht.
Anpassungsfähiges Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruch-Auslösung des Ringes (9) durch
Explosion erfolgt, wobei der notwendige elektrische Impuls
durch einen Kabel (13) abgegeben wird, der an einem am Oberbau befestigten Schwingungsaufnehmer angeschlossen ist.
5· Anpassungsfähiges Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der oberen und unteren Gehäuse Stabförmige, auf Druck und Biegung wirkende, Hysterese-Dämpfer vor~ gesehen sind.
6. Anpassungsfähiges Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Oberteil (1) und dein Unterteil (2) eine starre,vertikale Verbindung ( 15» 1 6 ) angeordnet ist, die durch Stoßdämpfer (17,18) am Kern befestigt ist.

7· Anpassungsfähiges Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Auslenkung des Überbaus vom Kern (3) selbst begrenzt wird.·