DE3905208A1

DE3905208A1 - Pneumatische vorrichtung gegen erdbebenschaeden als mittel und verfahren

Info

Publication number: DE3905208A1
Application number: DE3905208A
Authority: DE
Inventors: Martin Schatta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-08-23

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Vorrichtung gegen Erdbebenschäden als Mittel und Verfahren bei der zur Stoßdämpfung seismisch bewegter Baumassen Luftpolster zwischen Gründungssohle und Bauwerkunterseite eingesetzt werden.

Eine derartige Ausbildung ist bekannt und zeichnet sich, wie zahlreiche andere in Anwendung stehenden aufblasbaren Luftpolster, durch Stoßdruckminderung aus. Der Anmelder hat in der Offenlegungsschrift 20 35 012 ein solches Luft- bzw. Gaspolster gekennzeichnet.

Hierbei ist die Inanspruchnahme von Membran-Verbundkammern Zuschalt-Gasblasen, Montageschächte und seismischen Auslö sungsimpulsgebern relativ aufwendig, wobei das betreffende Gebäude bzw. Bauwerk zu wenig hinzugezogen wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine pneumatische Vorrichtung der aufgezeigten Gattung so zu verbessern, daß bei Verzicht auf eine Vielzahl von Einzelelementen und bekannt aufwendigen Stahlgerüstbauten neue Gebäudeteile sich mit bekannten Konstruktionen integrieren um ein zeitliches Anheben eines Gebäudes odgl., auch mittels einfachen seis misch bestimmten Druckauslöser und gegenständlicher Pneu matik, stets zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein schachtelartiges pneumatisches Ausdrücken, eines kompletten Gebäudes odgl., aus einer schachtelartigen Gründungssohle, nicht nur mittels eines großflächigen in der Gründungssohle rundum eingelassenen Faltenbelages stets erreicht wird, sondern auch gebräuchliche Fahrzeug-Ballonreifen odgl., die mit Druckschläuchen und entsprechende Ventile versehen sind können, vorzugsweise mit Stickstoffdruck beaufschlagt, ein Anheben sowie Halten eines Gebäudes innerhalb des verschach telten Gebäude-Hubraumes stets ermöglichen; wobei mittig eine Felgenstützsäule oder in der Kfz.-Stahlfelge ein Zylinder mit Doppelkolben angeordnet ist.

Damit Sanitär- und Druckgasanschlüsse infolge seismischen Schwingungen unzerbrechlich bleiben, weist die Fußbodendecke sowie die jeweiligen Rohranschlüsse bekannte Stopfbuchsen- Gleitlager auf. Die Fußbodendecke und die Gründungssohle bilden den Gebäude-Hubraum in dem die jeweiligen Pneus fest oder bewegbar lagern.

Neben dem mit der Gründungssohle homogen verbundenen Falten balg und dem montierbaren Ballonreifen können auch zwischen Stützmauern und Stützsäulen der Gründungssohle matratzen artig Druckpolster eingesetzt werden. Um das Einsetzen durch ein Hubraumfenster trotz des Polster-Spannreifens zu erleich tern, weisen diese Sollbiegestellen auf damit das Druckpolster zusammengedrückt werden kann.

Um ein exponentielles Abnehmen von gedämpften Schwingungs- Amplituden zu ermöglichen sind in den jeweiligen Druckrohr leitungen einstellbare Spitzendruckminderer vorgesehen, welche das Verhältnis von Erdbebenstoßkraft und pneumati schem Polsterdruck so relativieren, daß bei einer Pneuhöhe von max. 200 m^m und IX Mercalligraden ein Zusammendrücken von 1/3 der Pneuhöhe eingestellt werden kann. Ein normales Ziegelsteingebäude kann so um ca. 50% bei resultierenden 1/10 der Schwerebeschleunigung = 0,98 g seismischer Gebäude bewegungen schadlos schwerebelastet werden. Resonanzfreie Schwingungsweiten als Doppelamplituden von max. 100 m^m und Schwingungsperioden von 0,5 bis 5 sec. sind maximal. Eine stets sichere und einfache ohne Fremdenergiegebrauch seismisch-mechanische Druckauslösung besteht darin, daß auf einen Druckbehälter ein federbelastetes Stoßventil, dessen Stössel eine Kugelauffangschale aufweist so angeordnet ist, damit eine in einer Gebäudemauer-Halbrundöffnung lagerndes Kugelgewicht ab Magnitude 4 entlagert wird, um das mit flexiblen Druckschläuchen verbundene Stoßventil zu öffnen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Gebäudes- und Gründungssohlenteils mit den Sanitär- und Druckrohr anschlüssen sowie einen im Hubraum festsitzlagernden druckbeaufschlagten Faltenbalg;

Fig. 2 die gleiche Ansicht mit Ruhestellung von Gebäude und Faltenbalg und den Druck-Auslösungsein richtungen;

Fig. 3 zwei im Gebäude-Hubraum montierbar lagernde und mit einem Druckpolster-Spannreifen versehenes Druck polster;

Fig. 4 die pneumatische Einrichtung für ein durch das Hubraumfenster montierbares und mit einer Stütz säule ausgerüstetes Druckpolster;

Fig. 5-6 eine Vorderansicht und die Draufsicht eines horizontal zusammendrückbaren Druckpolsters;

Fig. 7-8 Vorderansicht und Draufsicht eines Druckpolsters mit einer Aussparung für Gründungssohlen-Stützmauer und Stützsäule;

Fig. 9 einen Vertikalschnitt eines zwischen zwei Hohlringscheiben bewegbar gelagerten Ballonreifen;

Fig. 10 die Draufsicht mit Schnitt A-B und

Fig. 11 einen Vertikalschnitt von einem Fahrzeug-Altreifen dessen Felge einen mittigen Zylinder für seine fixierten Doppelkolben aufnimmt.

Fig. 1 zeigt das in der kastenförmigen Gründungssohle 1 gleitgelagerte Gebäude 2, welches mittels des in der Gründungssohle 1 arretiertem Faltenbalgs 3 angehoben worden ist.

Hierzu ein Beispiel: 200 m² Faltenbalggrundfläche, Druckmedium 2,2 bar kann unter Berücksichtigung des Trägheits- und Reibungswiderstandes ca. 4000 Tonnen hebend halten. Gebäude mit stetigem und wechselnden transparenten, in NE Metall- der Stahlkonstruktionen eingefaßten, Wärme dämm-Wänden können in Relation zu Stahlbetonbauwerken ein mehrfaches an Stockwerken aufweisen. Unter Berücksichtigung max. tektonischer Doppelamplituden kann die max. Faltenbalg druckhöhe ca. 200 m^m betragen.

Die jeweilige Gründungssohle 1 weist die kastenförmige Umrandungsmauer 4 sowie die stufig abgesetzte Innenmauer 5 auf.

Zwischen der Umrandungsmauer 4 und der auch rechteckförmigen Innenmauer 5 der Gründungssohle lagert im Schiebesitz ein nach unten offener Gebäudemauerkasten welcher mittels der Fußbodendecke 6 seinen oberen Abschluß erhält. So entsteht eine Verschachtelung von zwei sich gegenseitig abstützenden Rechteckkästen die für den Faltenbalg 3 odgl. jeweils den Gebäudehubraum 7 bilden.

Die durch die Fußbodendecke 6 fest eingesetzten Sanitär- und Druckrohranschlüssen 8, 9 weisen, flexible Druckschläu chen 10 und bekannte Stoffbuchsen-Gleitlager 11 auf. Die Rohrdurchgänge 12, welche durch die Fußbodendecke 6, den Faltenbalg 3 und der Gründungssohle 1 zu den Erdrohren 13 führen sind entsprechend abgedichtet.

Um die harten, kurzen Erdbebenstöße über den Faltenbalg 3 oder andere pneumatische Druckpolster sprungtuchartig in großflächigen weichen Stößen umzuwandeln, ist an dem Druck rohranschluß 9 oder vor einem Druckausgleichsbehälter der einstellbare, mit einer automatischen Schnellschlußein richtung versehene, Spitzendruckminderer 14 angeordnet.

Stationäre Stickstoff-Flaschenbatterien oder mit Ver dichter-Preßluft füllbare Druckbehälter 15 sind mit entsprechenden großbohrigen Ventil-Durchlässen versehen, damit die Strömungsleistung Nm³/sec. bei 2,2 bar stets gewährleistet ist. Die jeweilige Druckerzeugnungsanlage einschließlich eines Druckwächters kann auch außerhalb des Gebäudes 1 angeordnet sein.

Die sichere und einfache seismisch-mechanische Druckaus lösung besteht im wesentlichen aus der Gebäudemauer- Halbrundöffnung 16 in der das Kugelgewicht 17 infolge Erd bebeneinwirkung in die Kugelauffangschalen 16 fällt. (Nach Fig. 2) An der Unterseite der Kugelauffangschale 18 ist ein Stössel, des mit Druckschläuchen 10 versehenen Stoß ventils 19 angeordnet, das sich gegen Federdruck öffnet. (Nach Fig. 2) Solche funktionale Zusammenhänge der einzelnen Erfindungs gegenstände führen zu einer neuen Baudynamik und können stets als kybernetisches Ganzheitssystem, durch einen computerunterstützten Modell-Simulator, mit physikal. technischen Daten dienen.

Nach Fig. 3 nimmt der Gebäude Hubraum 7 das mit den Spannreifen 20 versehene Druckpolster 21 auf.

Der Spannreifen 19 des rechteckigen Druckpolsters 21 lagert jeweils zwischen der die Fußbodendecke 6 stützenden, kastenförmigen Innenmauer 5,

Um einen hohen Gebäudeauflagedruck auf die Fußbodendecke 6 zu verteilen weist das Druckpolster 21 Rundlöcher auf in denen die jeweiligen Stützsäulen 22 eingesetzt worden sind. Nach Demontage der Verschalung der Fußbodendecke 6 können Durckpolster mit ihren Stützsäulen 22 und rohrigen Anschlüssen auch durch das Klappfenster 23 im Gebäude- Hubraum 7, als ein Kleinpaket eingesetzt werden, wobei die Kopfenden der Stützsäulen 22 mit Gleitmitteln ver sehen sind. Eine bauliche Unterbrechung der kastenförmigen Ausbildung der Gründungssohle 1 als Stützmauer 24 ist je nach Gebäudeumfang und Gewicht stets gegeben. Erfindungsgemäß ist nach Fig. 4 der jeweilige Druckbe hälter 15 odgl. mit seinen Einrichtungen und der Kugel auffangschale 18 außerhalb des Gebäudes 2 angeordnet, wobei eine entsprechende Stelle in der Umrandungsmauer 4 die Halbrundaußenöffnung 25 aufweist.

Um das Druckpolster 21 als ein schmales Kleinpaket zu formen, ist der Spannreifen 21 mit den Sollbiegestellen 26 und den Zugschnüren 27 versehen. (Nach Fig. 5 und 6) Damit das Druckpolster 21 zwischen der Stützmauer 24 und/oder der Gründungssäule 28 eingeschoben werden kann, weist das Druckpolster 21 die Aussparung 29 auf. Der Druckschlauch 10 wird durch den Rohrdurchgang 12 der Fußbodendecke 6 in das Druckpolster 21 dicht eingesetzt. (Nach Fig. 7 u. 8).

Um harte in weiche Erdbebenstöße auch mittels Kraftfahr zeugreifen odgl. umzuwandeln, sind von flexiblen Sand kästen 30 eingefaßte Ballonreifen 31 vorgesehen, deren jeweilige Felge die Felgenstützsäule 32 mittig aufnimmt. (Nach Fig. 9 u. 10).

Normale KFZ-Reifen können statt dessen einen in der Stahlfelge 33 eingeschweißten Zylinder 34 aufweisen in dem der mit der Gründungssohle 1 und der Fußbodendecke 6 arretierter Doppelkolben 35 eingesetzt ist. (Nach Fig. 11)

Die Zylinderwandung erhält mittig die Druck-Verbinder bohrungen 36. So füllt der jeweilige Reifendruck, über das bekannte mit dem Druckschlauch 10 verbundene schlauch lose Felgenschulter-Ventil, auch den mit Talkumpulver beschickten Zylinder 34.

Erfindungsgemäß kann die Erdstöße schwächende und das Gebäude odgl. anhebende Druckfläche auch Stahlgürtel- Zwillingsreifen in Anspruch nehmen, wobei die Dicke der Reifen-Lauffläche keinen wesentlichen Faktor darstellt. Des weiteren kann die Reifenbreite gegenüber der Felgen höhe dadurch erhöht werden, indem die beiderseitigen Scheuerleisten mit einem Ausschnitt des Gürtels und der Lauffläche chemisch verschweißt sind.

Die aufgezeigte Gebäudekonstruktion mit der damit zusammen hängenden gegenständlichen Pneumatik erzwingt stets, statt harter und stärkenwechselnder Erdbeben-Gebäudestöße, ein erstrebtes weiches Schwingen des Gesamtgebäudes. Es ist das einzige physikalisch-baudynamische Grundprinzip das eine positive unmittelbare menschliche Einflußnahme auf Erdbeben-Schäden stets ermöglicht. Hinzu kommt noch, daß schon aus Kostengründen der Anwendungsbereich, gegenüber dem Baustahlschwingungs- und Rollprinzip, weit größer ist.

Bezugszeichen

1 Gründungssohle
2 Gebäude
3 Faltenbalg
4 Umrandungsmauer
5 Innenmauer
6 Fußbodendecke
7 Gebäude-Hubraum
8 Sanitär- und
9 Druckrohranschlüsse
10 Druckschläuche
11 Stopfbuchsen-Gleitlager
12 Rohrdurchgänge
13 Endrohr
14 Spitzendruckminderer
15 Druckbehälter
16 Gebäudemauer-Halbrundöffnung
17 Kugelgewicht
18 Kugelauffangschale
19 Stoßventil
20 Spannreifen
21 Druckpolster
22 Stützsäule
23 Klappfenster
24 Stützmauer
25 Halbrundaußenöffnung
26 Sollbiegestelle
27 Zugschnüre
28 Gründungssäule
29 Aussparung
30 Sandkästen
31 Ballonreifen
32 Felgenstützsäule
33 Stahlfelge
34 Zylinder
35 Doppelkolben
36 Druck-Verbinderbohrung

Claims

1. Pneumatische Vorrichtung gegen Erdbebenschäden als Mittel und Verfahren bei der zur Stoßdämpfung seismisch bewegter Baumassen Luftpolster zwischen Gründungssohle und Bauwerkunterseite eingesetzt werden und einen mecha nischen durckauslösenden Impulsgeber, der aus einen Schwingstab auf dem eine Metallkugel aufgesetzt ist, besteht wobei die Metallkugel infolge seismischer Bau werkerschütterung auf den Stössel eines Ausströmventils fällt, dadurch gekennzeichnet, daß eine fundamentale Zweiteilung des anzuhebenden Gebäudes (2) einerseits aus der Umrandungs mauer (4) und der abständigen kastenförmigen Innenmauer (5) der Gründungssohle (1) besteht und andererseits in der so gebildeten rechteckförmigen Mauerkasten-Vertiefung die auch kastenförmige Fußbodendecke (6) schachtelartig in der rundum Mauerkasten-Vertiefung der Gründungssohle (1) gleitbar sowie im Ruheendsitz lagert, wobei der so ent standene Innenraum, als Gebäude-Hubraum (7), in oder auf seiner flächigen Gründungssohle (1) mit Stickstoffgas be ziehungsweise Druckluft füllbare Pneus aufnimmt, die aus dem Druckbehälter (15) über das Stoßventil (19), welches durch Erdbebenstöße, mittels des aus der Gebäudemauer- Halbrundöffnung (16) in seine Kugelauffangschale (18) fallendes Kugelgewicht (17), jeweils geöffnet wird um das Gebäude (2) aus dem standfesten Ruhesitz in einen polster artigen, pneumatisch und baudynamisch geführten, Arbeits sitz anzuheben.

2. Pneumatische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der infolge starker Erdstöße aufkommende Pneu-Spitzendruck auf die jeweiligen Falten bälge (3), Druckpolster (21) und Ballonreifen (31) mittels des, am Druckrohranschluß (9) angeordneten, Spitzendruck minderers (14) reduziert wird.

3. Pneumatische Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sanitärrohranschlüsse (8) soweit diese nicht aus flexiblen faltenbalgartigen Rohren bestehen, jeweils Stopfbuchsen-Gleitlager aufweisen und deren unterseitigen Druckrohranschlüsse (9) dicht, durch die betreffenden Rohrdurchgänge (12) der Fußbodendecke (6), zu den kanalisierenden Erdrohren (13) führen.

4. Pneumatische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gebäude-Hubraum (7) eingesetzten und über die flexiblen Druckschläuche (10) füllbaren Druckpolster (21) weisen die Spannreifen (20) sowie in Rundlächer einsetzbare Stützsäulen (22) auf.

5. Pneumatische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein leichtes Einbringen des Druckpolsters (21) durch das Klappfenster (23), mittels der im Spannreifen (20) angeordneten Sollbiegestellen (26), stets möglich ist.

6. Pneumatische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gründungssohle (1) Stützmauern (24) sowie Gründungssäulen (28) aufweist, die jeweils das mit der Aussparung (29) versehene Druckpolster (21) aufnehmen.

7. Pneumatische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzeugreifen, wie beispiels weise Ballonreifen (31), jeweils beiderseitig von flexiblen Sandkästen (30) eingefaßt sind, wobei eine Felgen von Fahrzeugreifen mittig die Felgenstützsäule (32) aufnimmt.

8. Pneumatische Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 u. 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittigen Stahlfelge (33) der darin eingeschweißter Zylinder (34), die an der Gründungssohle (1) und der Fußbodendecke (6) arretierter Doppelkolben (35) aufnimmt, wobei ein Druckausgleich mittels den Druck-Verbindungsbohrungen (36) stets ermög licht wird.