DE3719673A1

DE3719673A1 - Vibration-proof foundation

Info

Publication number: DE3719673A1
Application number: DE19873719673
Authority: DE
Inventors: Kiss Karoly Samsondi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-02-04
Also published as: HU208167B; JPS6355220A; IT8721080A0; IT1215588B; HUT56412A; GR870958B

Abstract

Vibration-proof foundation for protecting mainly residential buildings against vibrations, e.g. for avoiding the damaging effects of earthquakes, the foundation containing a motion damper part for preventing the transmission of vibrations, and the motion damper containing a closed pressurised space insulated with a conveniently elastic material, e.g. a rubber tape. The pressurised space is formed by a compressed-air space enclosed by two reinforced concrete slabs and advantageously extending under the entire base contour of the building. At the surfaces lying towards the compressed-air space, the reinforced concrete slabs are provided with insulation, conveniently steel-plate insulation. The two reinforced concrete slabs are connected to one another via releasable connections, e.g. bolts. The head of the bolts is accommodated in recesses in the bottom slab, and the threaded part as well as the associated nut and spring washers are accommodated in recesses in the top slab. The top slab is supported in the lateral direction via an elastic material to absorb the wind forces, conveniently via springs, and the bottom slab is covered with an elastic lining of, for example, felt sheets, if need be also asbestos sheets.

Description

Die Erfindung betrifft ein erschütterungsfestes Fundament zum Schutz von hauptsächlich Wohnhäusern gegen Schwingungen, z. B. um die Wirkungen von Erdbeben zu verhindern. Das Fundament verfügt über ein bewegungs dämpfendes Teil zum Verhindern der Weiterleitung der Schwingungen; dieses bewegungsdämpfende Teil enthält jedoch einen Überdruckraum, der mit einem elastischen Stoff, z. B. mit einem Gummiband abgedichtet ist.The invention relates to a vibration-proof foundation for the protection of mainly dwellings against vibrations, e.g. B. the effects of To prevent earthquakes. The foundation has a moving damping part to prevent the transmission of vibrations; this motion-damping part, however, contains an overpressure chamber that with an elastic fabric, e.g. B. is sealed with a rubber band.

An Orten, die Schwingungen, besonders seismischen Einflüssen ausgesetzt sind, werden außerordentliche Fundamente angewendet. Zu diesen gehört das mit der Kombination von Feder und Kolben erstellte schwingungsdämpfende Fundament. Sein Nachteil ist, daß es außerordentlich teuer ist und somit nicht in großen Mengen angewendet werden kann. Eine andere Methode ist die Dämpfung mittels Stahlfedern. Diese ist darum unvorteilhaft, weil sie nicht im gewünschten Maße die Schwingungen dämpft. Eine dritte Möglich keit ist die Lösung mittels Gummifedern, wobei die Last von Gummipfropfen getragen wird. Diese werden mit der Zeit hart und verlieren so einen Teil ihrer ursprünglichen Wirkung.In places exposed to vibrations, especially seismic influences extraordinary foundations are used. This is one of them vibration damping created with the combination of spring and piston Foundation. Its disadvantage is that it is extremely expensive and therefore cannot be used in large quantities. Another method is the damping by means of steel springs. This is disadvantageous because it does not dampen vibrations to the desired extent. A third possibility speed is the solution using rubber springs, the load of rubber plugs will be carried. These become hard over time and thus lose part their original effect.

Bekannt ist noch das federnde Kunststoffgerüst. Sein Nachteil ist, daß während der Schwingungen in den oberen Etagen der Gebäude große Bewe gungen auftreten. Unter den in den letzten Jahrzehnten entwickelten Lösun gen verdient die in der DE-PS 26 28 276 bekanntgegebene Gebäudefunda mentierung Aufmerksamkeit. Das Wesentliche dabei ist, daß zwischen den Gummikörper und den Überbau Gleitschuhe aus elastischem Material einge führt sind. Zwischen den Gleitschuhen und dem Überbau sind zwei Platten angebracht, deren gegenseitige Verschiebung durch eine Schmiermittelschicht erleichtert wird. Die obere Platte ist in die untere Oberfläche der Gebäude konstruktion bewegungsfest eingebaut. Die Lösung verhindert tatsächlich das Weiterleiten waagerechter Kräfte seismischen Charakters; die punktförmige Unterstützung ist dagegen unvorteilhaft, weil in dem Gebäude durch Re sonanzerscheinungen solche Übermomente auftreten können, die gegebenen falls eine Zerstörung herbeiführen können. The resilient plastic frame is still known. Its disadvantage is that during the vibrations in the upper floors of the building, great movement conditions occur. Among the solutions developed in recent decades gen deserves the building fundament announced in DE-PS 26 28 276 mentation attention. The essential thing is that between the Rubber body and the superstructure sliding shoes made of elastic material leads are. There are two plates between the shoes and the superstructure attached, their mutual displacement by a layer of lubricant is facilitated. The top plate is in the bottom surface of the building construction installed in a motion-proof manner. The solution actually prevents that Transfer of horizontal forces of seismic character; the punctiform Support, on the other hand, is disadvantageous because in the building through Re such phenomena can occur, the given if it can cause destruction.

Auf einer ganz anderen theoretischen Basis besteht die in der US-PS 42 22 206 bekanntgegebene Lösung, die bei in die Erde versenkten Objekten angewendet werden kann. Das Objekt befindet sich in einem mit Flüssigkeit gefüllten Becken im "schwimmenden" Zustand. Die seismischen Kräfte werden an das Objekt nicht weitergeleitet, da die Flüssigkeit das Objekt völlig umschließt und so die Kraftauswirkungen dämpft. Die im Grunde genommen gute Konzeption hat den Nachteil, daß ein außerordentli cher Kostenaufwand besteht und sie dabei für den Schutz von Hochbaukon struktionen gegen Schwingungen nicht geeignet ist.On a completely different theoretical basis, there is the U.S. Patent 4,222,206 announced solution when submerged in the earth Objects can be applied. The object is in a with Liquid-filled pools in the "floating" state. The seismic Forces are not transferred to the object, because the liquid Completely encloses the object and thus dampens the effects of force. The in Basically good design has the disadvantage that an extraordinary cher costs and there for the protection of Hochbaukon structures against vibrations is not suitable.

Eine weiterentwickelte Methode wird in der US-PS 42 66 379 bekanntge geben. Zum Schutz gegen Erdbeben wird auch hier Flüssigkeit benutzt, die im Inneren von Kissen mit bestimmter Größe und geometrischer Anordnung untergebracht wird. Die Kissen stehen in Form von kommunizierenden Ge fäßen miteinander in Verbindung. Die Anordnung der Kissen ermöglicht, aus Kraftwirkungen beliebiger Richtung stammende Energien zu schlucken. Auch die Abmessungen der Kissen sind innerhalb weiter Grenzen veränderlich. Diesen zweifellosen Vorteilen steht entgegen, daß der hydrauli sche Komplex seinem Charakter nach träge ist, weil er nur bei langsamen Schwingungen zuverlässig arbeitet. Den Richtungswechseln schneller Schwingungen kann dieses System nicht entsprechend folgen, und so werden die Schwingungen "hart" auf die Bauten übertragen.A further developed method is known in US Pat. No. 4,266,379 give. Liquid is also used here to protect against earthquakes inside pillows of a certain size and geometric arrangement is housed. The pillows are in the form of communicating Ge get in touch with each other. The arrangement of the pillows allows to swallow energies originating from force effects in any direction. The dimensions of the pillows are also within wide limits changeable. These undoubted advantages stand in the way that the hydraulic The complex character is sluggish in character because it is only slow Vibrations works reliably. The change of direction faster This system cannot follow vibrations accordingly, and so will transmit the vibrations "hard" to the buildings.

Unter den bekanntesten Lösungen ist der Einlagekomplex zur Schwingungs dämpfung der modernste, der in der HU-PS 1 80 621 beschrieben ist. Die Besonderheit liegt darin, daß ein solches elasto-plastisches Federsystem zwischen dem Fundament und dem Überbau untergebracht ist, welches sowohl einen bewegungsdämpfenden Teil für große Formänderungen als auch einen plastischen, energieschluckenden Teil enthält. Der erste Teil wird von einer aus Stahl- und Gummiplatten geschichteten Sandwichkonstruktion, der zweite Teil von einer Stahlstachelreihe gebildet. Die Unvollkommenheit der guten Lösung besteht darin, daß auch hier die Gebäude mehr oder weniger punktartig unterstützt sind und somit gegebenenfalls nachteilige Resonanzer scheinungen auftreten können.One of the best known solutions is the vibration complex damping the most modern, which is described in HU-PS 1 80 621. The A special feature is that such an elasto-plastic spring system between the foundation and the superstructure, which both a motion damping part for large shape changes as well contains a plastic, energy-absorbing part. The first part is from a sandwich construction made of steel and rubber sheets, the second part formed by a row of steel spikes. The imperfection of the good solution is that here too the buildings are more or less are punctually supported and thus possibly negative resonators appearances can occur.

Ziel der Erfindung ist die Ausarbeitung eines solchen pneumatischen Funda mentes, mit dem bei unveränderter Beibehaltung der herkömmlichen Bau technologien ein Schutz gegen Schwingungen, vor allem durch Erdbeben verursachten Schwingungen, ermöglicht wird. Grundgedanke der Erfindung ist die Erkenntnis, daß durch eine Luftschicht zwischen Gebäude oder Maschine und dem Boden die Schwingungen gut aufgenommen werden können. Die Luftschicht nimmt die Schwingungen auf, der Boden bewegt sich und das Gebäude bleibt wie eine träge Masse unbewegt, die schwingende Maschine gibt dabei gedämpfte Schwingungen an ihre Umgebung weiter.The aim of the invention is to develop such a pneumatic funda mentes, with the same retention of conventional construction technologies protect against vibrations, especially from earthquakes caused vibrations. The basic idea of the invention is the realization that through an air layer between building or machine and the floor can absorb the vibrations well. The Air layer absorbs the vibrations, the floor moves and that Building remains motionless like an inert mass, the vibrating machine transmits damped vibrations to its surroundings.

Dem gesetzten Ziel entsprechend ist das erfindungsgemäße erschütterungs dämpfende Fundament zum Schutz von hauptsächlich Wohnhäusern gegen Schwingungen, z. B. zur Vermeidung der schädlichen Auswirkungen von Erdbe ben, wobei das Fundament einen Bewegungsdämpferteil zum Verhindern des Weiterleitens von Schwingungen aufweist, der Bewegungsdämpfer einen mit einem bevorzugt elastischen Material, z. B. einem Gummiband isolierten, ge schlossenen Überdruckraum enthält, derart ausgebildet, daß der Überdruck raum von einem von zwei Eisenbetonplatten umschlossenen, sich vorteilhaft unter der gesamten Grundkontur des Gebäudes erstreckenden Druckluftraum gebildet wird, die Eisenbetonplatten an den dem Druckluftraum benachbarten Oberflächen mit einer Isolierung, bevorzugt Stahlplattenisolierung versehen sind, die beiden Eisenbetonplatten über lösbare Verbindungen, z. B. über Schrauben miteinander verbunden sind, der Kopf der Schrauben in den Aussparungen der unteren Platte, der Gewindeteil, sowie die dazugehörigen Schraubenmutter und Federringe in den Aussparungen der oberen Platte untergebracht sind, die obere Platte in Seitenrichtung von einem elastischen Stoff zum Aufnehmen der Windkräfte, bevorzugt von Federn gestützt und die untere Platte mit einer elastischen Verkleidung aus z. B. Filzplatten, gegebenenfalls auch Asbestplatten belegt ist.The vibration according to the invention is in accordance with the set goal cushioning foundation to protect mainly residential buildings against Vibrations, e.g. B. to avoid the harmful effects of Erdbe ben, the foundation of a movement damper part to prevent the Forwarding of vibrations, the motion damper with a a preferably elastic material, e.g. B. isolated a rubber band, ge closed pressure room contains, designed such that the pressure space enclosed by one of two reinforced concrete slabs, advantageous compressed air space extending under the entire basic contour of the building is formed, the reinforced concrete slabs on the adjacent to the compressed air space Provide surfaces with insulation, preferably steel plate insulation are, the two reinforced concrete slabs via detachable connections, for. B. about Screws are connected together, the head of the screws in the Recesses of the lower plate, the threaded part, and the associated Screw nut and spring washers in the recesses in the top plate are housed, the top plate in the lateral direction of an elastic Fabric for absorbing wind forces, preferably supported by springs and the lower plate with an elastic covering made of z. B. felt plates, if necessary, asbestos panels are also occupied.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen erschütterungsdämpfenden Fundamentes kann sein, daß das Gummiband über ein Band und eine lösbare Verbindung, z. B. Schrauben, an der Stahlplattenisolierung befestigt ist. Das Gummiband ist auf der dem Druckluftraum entgegengesetzten Seite mit einem Schutzgitter versehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Fundamentes sind die Federn in einem bedeckten Schacht untergebracht und an den der oberen Platte entgegengesetzten Enden sind sie von der Oberflä che eines von der oberen Platte unabhängigen Eisenbetonkörpers gestützt. Another feature of the vibration-damping according to the invention Fundamentals can be that the rubber band over a band and a detachable Connection, e.g. B. screws, is attached to the steel plate insulation. The Rubber band is on the side opposite to the compressed air space provided with a protective grille. In a preferred embodiment of the The springs are housed in a covered shaft and foundation at the ends opposite the top plate they are from the surface supported by a reinforced concrete body independent of the upper slab.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Fundamentes ist, daß es die bemer kenswerte Erkenntnis früherer Ideen ausnutzt, nämlich daß zur Dämpfung aus seismischen Einflüssen stammender Bewegungen ein abgeschlossener, isolierter Überdruckraum wirksam genutzt werden kann. In dem Überdruckraum jedoch - den früheren Lösungen entgegen - soll keine Flüssigkeit, sondern gasförmiges Material, bevorzugt Druckluft gehalten werden. Diese Erkenntnis bedeutet nicht nur einen einfachen "Materialersatz", sondern eine wesentliche Erkennt nis, da die zu elastischen Formänderungen fähigen Gase eine viel wirksamere Bewegungsdämpfung erzielen, als die nicht verdichtbaren Flüssigkeiten. Dane ben treten keine solchen Schwierigkeiten auf, die sich aus der "Trägheit" des hydraulischen Systems ergeben.The main advantage of the foundation according to the invention is that it is the bemer exploits noteworthy knowledge of earlier ideas, namely that to dampen Seismic influences from movements are a closed, isolated Overpressure space can be used effectively. In the overpressure room, however - contrary to the previous solutions - should not be liquid, but gaseous Material, preferably compressed air. This knowledge means not just a simple "material replacement", but an essential insight nis, since the gases capable of elastic changes in shape are much more effective Achieve movement damping than the non-compressible liquids. Dane ben do not experience such difficulties arising from the "inertia" of the hydraulic system result.

Der konstruktive und technologische Vorteil des erfindungsgemäßen Fundamen tes ist, daß die Anordnung der Gebäude auf Luftkissen an sich keinerlei Verän derungen in den Lösungen der Baukonstruktion erfordert; die Fundamentierung ist einfach auszuführen, die Kosten steigen dabei kaum mehr als 10% und darum ist eine häufige Anwendung sowohl aus technischen, als auch aus wirt schaftlichen Gründen möglich.The constructive and technological advantage of the foundation according to the invention tes is that the arrangement of the buildings on air cushions in itself no changes changes in building construction solutions; the foundation is easy to implement, the costs hardly increase by more than 10% and that's why it is used frequently both from a technical and an economic perspective economic reasons possible.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is based on an embodiment with the help of the drawing explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 den Vertikalschnitt des Fundamentes und Fig. 1 shows the vertical section of the foundation and

Fig. 2 den Vertikalschnitt der Gebäudefundamentierung. Fig. 2 shows the vertical section of the building foundation.

In Fig. 1 ist der Vertikalschnitt eines Fundamentteiles gezeigt. Zwischen den beiden Eisenbetonplatten 1, 2 befindet sich der Druckluftraum 3. Die Eisenbe tonplatten 1, 2 sind mit einer Stahlplattenisolierung 4 versehen und der zwi schen den Platten 1, 2 befindliche Druckluftraum 3 ist mit einem Gummiband 5 abgeschlossen. Die beiden Platten 1, 2 sind über Schrauben 6 miteinander ver bunden. Der Schraubkopf 6 a der Schraube 6 sowie die Schraubenmutter 6 c samt Federringen 6 d befinden sich in der in der oberen Platte 2 ausgebildeten Aus sparung 2 a. An der Seite der oberen Platte 2 sind zur Aufnahme von waage rechten Windkräften Federn 7 abgestützt. Auf der unteren Platte 1 befindet sich eine Filzschicht 10 und darauf eine Asbestschicht 11. Das Gummiband 5 wird mit der Stahlplattenisolierung über das Band 8 und die Schrauben 16 verbunden. Das Gummiband 5 ist auf der dem Druckluftraum entgegenge setzten Seite mit einem Schutzgitter 9 überzogen.In Fig. 1 the vertical section of a foundation part is shown. The compressed air space 3 is located between the two reinforced concrete slabs 1, 2 . The Eisenbe clay plates 1, 2 are provided with a steel plate insulation 4 and the between the plates 1, 2 located compressed air space 3 is completed with a rubber band 5 . The two plates 1, 2 are connected to each other via screws 6 . The screw head 6 a of the screw 6 and the nut 6 c together with spring washers 6 d are in the formed in the upper plate 2 from savings 2 a . On the side of the upper plate 2 springs 7 are supported for receiving horizontal wind forces. There is a felt layer 10 on the lower plate 1 and an asbestos layer 11 thereon. The rubber band 5 is connected to the steel plate insulation via the band 8 and the screws 16 . The rubber band 5 is covered on the opposite side of the compressed air space with a protective grille 9 .

Aus Fig. 2 ist ein Teil des Vertikalschnittes des Gebäudefundamentes er sichtlich. Die Federn 7 befinden sich in einem bedeckten Schacht 12 und die der oberen Platte 2 entgegengesetzten Enden sind mit einer von der oberen Platte 2 unabhängigen Eisenbetonfläche 13 verbunden. Die Stahlplattenisolie rung 4 ist über die Befestigungsklemmen 14 an den Platten 1 und 2 befes tigt. Die Federn 7 können bei Bedarf mit einer Staubschutzverkleidung 15 versehen werden.From Fig. 2 he is part of the vertical section of the building foundation. The springs 7 are located in a covered shaft 12 and the ends opposite the upper plate 2 are connected to a reinforced concrete surface 13 which is independent of the upper plate 2 . The Stahlplattenisolie tion 4 is connected via the mounting terminals 14 buildin Untitled to the plates 1 and 2. FIG. The springs 7 can be provided with a dust cover 15 if necessary.

Das erfindungsgemäße Fundament ist in stark erdbebenbetroffenen Gebieten sowohl für Gebäude- als auch für Maschinenfundamentierung einsetzbar.The foundation according to the invention is in areas affected by earthquakes Can be used for both building and machine foundations.

Claims

1. Vibration-resistant foundation to protect mainly residential buildings against vibrations, e.g. B. to avoid the harmful effects of earthquakes, the foundation contains a movement damper part to prevent the transmission of vibrations and the movement damper with a preferably elastic material, for. B. a rubber band, isolated, contains closed pressure space, characterized in that the enclosed, is formed advantageously by the entire basic contour of the building extending compressed air space (3) of the positive pressure space from a concrete slabs of two iron (1, 2), the reinforced concrete plates (1 , 2 ) are provided on the surfaces facing the compressed air space ( 3 ) with insulation, preferably steel plate insulation ( 4 ), the two reinforced concrete plates ( 1, 2 ) via detachable connections, eg. B. via screws ( 6 ), connected to each other, the head ( 6 a) of the screws ( 6 ) in recesses ( 1 a) of the lower plate ( 1 ), the threaded part ( 6 b) , and the associated nut ( 6 c ) and spring rings ( 6 d) are housed in recesses ( 2 a) of the upper plate ( 2 ), the upper plate ( 2 ) in the lateral direction on an elastic material for absorbing the wind forces, preferably via springs ( 7 ), and supported the lower plate ( 1 ) with an elastic covering made of z. B. felt plates ( 10 ), possibly also asbestos plates ( 11 ) is occupied.

2. Vibration-resistant foundation according to claim 1, characterized in that the rubber band ( 5 ) via a band ( 8 ) and a releasable connection, for. B. screws ( 16 ) is attached to the steel plate insulation.

3. Vibration-resistant foundation according to claim 1 or 2, characterized in that the rubber band ( 5 ) on the side opposite the compressed air space ( 3 ) is provided with a protective grille ( 9 ).

4. Vibration-resistant foundation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the springs ( 7 ) are placed in a covered shaft ( 12 ) and the upper plate ( 2 ) opposite ends of one of the plate ( 2 ) independent Reinforced concrete surface ( 13 ) are supported.

5. Vibration-resistant foundation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compressed air space ( 3 ) with a compressed air unit for keeping the air pressure constant at a prescribed value is connected.