DE4026111A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung von schwingungen und bodenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und anderer­ seits eine Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen eines auf einem Boden angeordneten oder in einen Boden ein­ gelassenen Objekts sowie der von einem solchen Objekt aus­ gehenden Bodenwellen.

Dynamische Kräfte können über die Fundamente von Objekten, wie z. B. die Fundamente von Maschinen oder die Schwellen von Schienensträngen, insbesondere schnell fahrender Züge, in den Boden übertragen werden. Durch die hiermit eingelei­ tete Energie entstehen Wellen im Boden. Diese Bodenwellen laufen von ihrer Entstehungsquelle ausgehend, das ist das schwingende Fundament, als Raum- und Oberflächenwelle fort, tragen die dem Boden zugeführte Energie in andere Bodenberei­ che weiter und lösen dort ggf. Erschütterungen aus, die für in diesen Bodenbereichen befindliche Bauwerke oder An­ lagen nicht nur unerwünscht, sondern sogar schädlich sein können. Neben den beispielsweise von Maschinen oder schnell fahrenden Zügen ausgehenden Bodenwellen können diese selbst­ verständlich auch andere Quellen haben, wozu z. B. auf die bei einem Erdbeben freigesetzten Energien hingewiesen wird.

Um die schädlichen Auswirkungen von Bodenwellen auf Menschen und/oder Gebäude und/oder andere Einrichtungen auf ein er­ trägliches Maß zu reduzieren, ist es bekannt, an den Objekt­ fundamenten, z. B. Maschinenfundamenten, Dämpfungsvorrich­ tungen anzubringen. Hiermit soll erreicht werden, daß ein eigenerregtes schwingendes Objektfundament möglichst geringe dynamische Kräfte in seine Umgebung überträgt bzw. daß das Objektfundament von auf ihn zulaufenden Bodenwellen gar nicht oder nur in einem unwesentlichen Umfang in Schwingun­ gen versetzt wird.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Elastomer-Gleitlager, Federkörper oder Kombinationen aus Federkörpern und Visco­ dämpfern als Dämpfungsvorrichtungen vorzusehen, die dann an genau vorbestimmten Stellen der Fundamente angebracht werden.

Ein Elastomer-Gleitlager zählt z. B. durch die DE-PS 26 28 276 zum Stand der Technik. Dieses Elastomer-Gleitlager wird in eine Fuge zwischen dem Bauwerk und seinem Fundament angeordnet.

Dem Buch "GERB Schwingungsisolierungen" der Gerb Gesell­ schaft für Isolierung GmbH & Co. KG, Roedernallee 174-176, 1000 Berlin 51, in der 8. Auflage, Berlin, 1987, sind aus­ führliche Angaben über Federkörper und Viscodämpfer zu ent­ nehmen.

Eine weitere Vorrichtung geht aus der DE-OS 36 11 809 als bekannt hervor. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um ein Auflager, das zwischen dem Fundament und dem Oberbau des Bauwerks angeordnet wird. Das Auflager besitzt ein geschlos­ senes, unter Erdbebeneinwirkung bei in guter Näherung kon­ stantem Volumen verformbares Gehäuse, das mit einer körni­ gen, mit Flüssigkeit gesättigten, unter Erdbebeneinwirkung verflüssigbaren Substanz gefüllt ist.

Die WO 89/02 505 offenbart eine Maßnahme zum Schutz von Bau­ werken, bei welcher im Boden eine Ausnehmung in direkter Zuordnung zum Fundament vorgesehen wird. Die Ausnehmung wird mit einem Material gefüllt, das Bentonit oder eine Mischung aus Bentonit mit Zement, Sand oder Asphalt sein kann. In das Material wird ein Behälter mit einem Medium eingebettet, das Gas, eine Flüssigkeit oder eine feste Substanz sein kann.

Die in den oben genannten Druckschriften erwähnten Auflager sind unwirtschaftlich.

Der wesentliche Nachteil von Elastomer-Gleitlagern, von Federkörpern und Viscodämpfern ist neben den Herstellungs­ kosten die Notwendigkeit der permanenten Wartung während der Lebensdauer der Bauwerke oder Anlagen. Ihre Anwendung bei Schwingungen erzeugenden Objekten mit vergleichsweise großen horizontalen Ausdehnungen, wie z. B. bei Schienensträngen, ist unwirtschaftlich.

Eine weitere Möglichkeit, die Schwingungen von Objektfunda­ menten bzw. das Ausbreiten von Bodenwellen zu reduzieren, besteht darin, ein Hindernis in den Übertragungsweg zwischen der Quelle von Bodenwellen und einem zu schützenden Objekt anzuordnen. Ein derartiges Hindernis soll die natürliche Ausbreitung der Bodenwellen stören und einen bestimmten Bodenbereich auf der den ankommenden Bodenwellen abgewandten Seite des Hindernisses schützend abschirmen. Bauwerke oder schwingungsempfindliche Anlagen sollen auf diese Weise vor unerwünschten Erschütterungen des Baugrunds geschützt werden.

Wellenhindernisse in Form von Schlitzen oder Wänden sind durch das Werk von W. Haupt (Hrsg.) "Bodendynamik - Grund­ lagen und Anwendung" im Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1986, unter dem Titel "Ausbreitung von Wellen im Boden" bekannt.

Wendet man ein schlitzförmiges Hindernis an, so ist es aus Gründen der Praxis sehr schwierig, den Schlitz auf Dauer offenzuhalten. Zumeist wird auch eine große Schlitztiefe benötigt, um die angestrebte Wellenabschirmung zu erzielen.

Zur Umgehung dieser Probleme hat man die Schlitze mit be­ stimmten Materialien gefüllt und auf diese Weise eine Ab­ schirmwand erzeugt. Das Material kann beispielsweise Beton sein. Aber auch andere Materialien zur Füllung der Schlitze sind denkbar. Diesbezüglich wird auf die DE-OS 35 16 044 verwiesen.

Nachteilig an einer Schlitzfüllung ist aber, daß diese zumindest einen Teil der Bodenwellen weiterleitet. Es ist daher in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Material notwendig, bei gefüllten Schlitzen größere Dimensionen als bei offenen Schlitzen vorzusehen.

Damit diese Schwierigkeiten vermieden werden, hat man ferner mit Luft gefüllte Kissen als Hindernisse für sich ausbrei­ tende Bodenwellen verwendet. Zweck dieser Luftkissen ist es, sich der Wirksamkeit eines Schlitzes zu nähern, da Luft Bodenwellen wesentlich stärker als ein festes Material ab­ mindert. In diesem Zusammenhang ist es durch die EP-Anmel­ dung 01 79 028 bekannt, Kissen mit Luft, Gas, Flüssigkeit oder Schaum zu füllen.

Ein wesentlicher Nachteil der Wellenabschirmung mit Hilfe von Schlitzen oder Wänden ist somit der Herstellungs- und Wartungsaufwand.

Der Erfindung liegt ausgehend von den Merkmalen im Oberbe­ griff der Patentansprüche 1 und 3 das Problem zugrunde, sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Objektschwingungen und von einem schwingen­ den Objekt sich ausbreitende Bodenwellen oder auf ein Objekt treffende Bodenwellen in wirtschaftlich günstiger Weise auf eine unschädliche Größenordnung reduziert werden können.

Was den verfahrensmäßigen Teil der Lösung dieses Problems betrifft, so besteht dieser nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Die gegenständliche Lösung des der Erfindung zugrundeliegen­ den Problems wird in den im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 3 beschriebenen Merkmalen gesehen.

Die Erfindung basiert auf dem dynamischen Verhalten einer Bodenschicht über einem festen Grundgebirge bei der Übertra­ gung von Bodenwellen. Eine homogene Bodenschicht oberhalb eines im Vergleich dazu erheblich steiferen Untergrunds, z. B. einer Felsschicht, weist bestimmte Eigenfrequenzen auf. Diese Eigenfrequenzen sind im wesentlichen von den Bodenkennwerten, der Dicke der Bodenschicht sowie von der Richtung der Bodenbewegung abhängig. In diesem Zusammenhang wird in den VDI-Berichten 536, 1984, S. 349-366 "Schwingun­ gen von Fundamenten auf inhomogenem Baugrund" als Eigenfre­ quenzen f_n = (Cp/4H)(2n-1) für Vertikalbewegungen und (Cs/4H)(2n-1) für Horizontalbewegungen angegeben. Mit Cp wird hierbei die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druck­ wellen und mit Cs die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Scher­ wellen bezeichnet. H ist die Tiefenlage des Untergrunds, während n = 1, 2,3.. die Nummer der Eigenfrequenz ist. Die Eigenfreduenzen bestimmen das Verhalten der Bodenschicht bei der Übertragung von Erschütterungen, und zwar insbesondere die ersten Eigenfrequenzen. Unterhalb dieser Eigenfrequenzen findet keine seitliche Ausbreitung von Bodenwellen statt. Erst wenn die Erregerfrequenz oberhalb der Eigenfrequenz liegt, können Bodenwellen von einer Quelle, z. B. von einem auf der Bodenschicht gegründeten Fundament aus, sich seit­ lich ausbreiten. Man bezeichnet daher die ersten Eigenfre­ quenzen als die kritischen Frequenzen. Aufgrund dessen wirkt sich das Schwingungsverhalten eines Objektfundaments dahin­ gehend aus, daß es nur oberhalb dieser Frequenzen eine Ab­ strahldämpfung erfährt. Hierbei ist die Dämpfung der Funda­ mentschwingung aus dem Energieentzug durch fortlaufende Bodenwellen gegeben.

In diesem Zusammenhang wird in der Zeitschrift "Schweizer Ingenieur und Architekt" Nr. 5, 02.02.1989, auf den Seiten 116 bis 119 der Einfluß der kritischen Frequenz anhand einer Versuchsanlage veranschaulicht, die eine elastisch gebettete unendlich lange Saite darstellt. Wenn diese Saite an einem Ende harmonisch angeregt wird, zeigt sich, daß sie vom ange­ regten Ende aus in Phase mit abklingender Amplitude schwingt, wenn die Erregerfrequenz kleiner als die auch als cutoff­ frequency bezeichnete kritische Frequenz ist. Wird die kri­ tische Frequenz hingegen überschritten, entstehen sich aus­ breitende Wellen.

Die vorstehenden Erkenntnisse über das Übertragungsverhalten des Bodens, keine Ausbreitung der Bodenwellen stattfinden zu lassen, nutzt nun die Erfindung bei der Reduzierung von sich ausbreitenden Bodenwellen bzw. der Schwingungen eines auf einem Boden angeordneten oder in einem Boden eingelasse­ nen Objekts. Dazu schafft die Erfindung im Rahmen eines horizontalen Reduktionskörpers ein künstliches Grundgebirge aus einem gegenüber dem umgebenden Boden steiferen Material in einer bestimmten Tiefe unterhalb eines Objektfundaments. Dieses künstliche Grundgebirge ruft ein Übertragungsverhal­ ten der Bodenschicht wie über einem echten Grundgebirge hervor.

Unter der Annahme, daß das Objekt ein Bauwerk ist und sein Fundament durch z. B. eine im Bauwerk befindliche Maschine, wie z. B. einen Schmiedehammer, dynamisch beansprucht wird, so können jetzt von dem Fundament keine sich ausbreitenden Bodenwellen mehr ausgehen, die z. B. erschütterungsempfind­ liche Anlagen in der Umgebung beeinträchtigen würden. Der Reduktionskörper verhindert die Ausbreitung von schädlichen Bodenwellen.

Liegt entsprechend einem anderen Beispiel die Quelle einer Bodenwelle außerhalb eines Bauwerks, z. B. in einem Schienen­ strang für Züge mit größeren Geschwindigkeiten, so können sich die von diesem Schienenstrang über die Schwellen aus­ breitenden Bodenwellen nicht mehr schädlich auf in der Nähe befindliche Bauwerke auswirken, wenn unterhalb des Gleiskör­ pers ein erfindungsgemäßer Reduktionskörper angeordnet wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist erkennbar die Tatsache, daß die durch Schwingungen in einem Objekt hervor­ gerufenen Bodenwellen sich nicht mehr schädlich von diesem Objekt ausbreiten können, wozu die Anordnung nur eines ein­ zigen Reduktionskörpers ausreicht. Da der erfindungsgemäße Reduktionskörper in der Nähe der Bodenoberfläche angeordnet werden soll, bildet es in aller Regel auch kein Problem, ihn im Zuge der Arbeiten mit zu erstellen, die ohnehin bei der Errichtung des im Abstand oberhalb dieses Reduktionskörpers anzuordnenden Objektfundaments auszuführen sind. Die Anfer­ tigung des Reduktionskörpers selber ist mit keinen Schwierig­ keiten verbunden, da nur die üblichen, ohnehin bei der Er­ stellung von Fundamenten erforderlichen Arbeitsmittel benö­ tigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß der einmal einge­ baute Reduktionskörper keiner Wartung bedarf und auch zusätz­ lich zur Standsicherheit des über ihm befindlichen Bauwerks beiträgt. Die Einfachheit der Ausbildung und der Anfertigung eines erfindungsgemäßen Reduktionskörpers macht sich insbe­ sondere dort mit Vorteil bemerkbar, wo Schwingungen unter­ worfene Objekte großer Ausdehnung vorhanden sind, wie dies beispielsweise bei einem Schienenstrang der Fall ist. Von einem solchen Schienenstrang ausgehende Bodenwellen können mithin recht einfach gezielt so reduziert werden, daß sie keine schädlichen Auswirkungen mehr auf Gebäude und Anlagen haben, die sich in der Nähe des Schienenstrangs befinden.

Der Reduktionskörper kann z. B. aus Beton oder Stahlbeton bestehen. In diesem Fall ist es problemlos möglich, dem Reduktionskörper eine Oberfläche zu geben, die in der hori­ zontalen Ebene einen gleichmäßigen Verlauf hat.

Die Dicke des Reduktionskörpers ist im Prinzip nebensächlich. Wichtig ist seine Nachgiebigkeit. Aufgrund dessen ist es gemäß Patentanspruch 3 durchaus möglich, einen Reduktions­ körper unmittelbar auf einem felsigen Untergrund anzubringen, insbesondere dann, wenn dieser felsige Untergrund in einer Tiefe liegt, die größer ist als die im Patentanspruch 2 gekennzeichnete kritische Tiefe und für eine wirtschaftliche Ausnutzung nicht zu tief liegt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Merkmalen der Patentansprüche 4 bis 6 gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen schematischen Querschnitt eine Maschine mit einem Oberflächenfundament sowie einen Reduktionskörper im Boden unterhalb der Maschine;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 1 unter Fortlassung der Maschine;

Fig. 3 ebenfalls im Schema im vertikalen Querschnitt ein Hochhaus mit in den Boden eingelassenem Fundament sowie einen Reduktionskörper im Boden unterhalb des Fundaments;

Fig. 4 im schematischen vertikalen Querschnitt einen Schienenstrang mit einem Reduktionskörper unter­ halb der Schwellen;

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung ein belastetes streifenförmiges Oberflächenfundament mit einem darunter angeordneten Reduktionskörper;

Fig. 6 die Amplitude der vertikalen Komponente der resultierenden stationären Schwingungen des Oberflächenfundaments der Fig. 5 sowie der Wellen an der Bodenoberfläche;

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung ein belastetes streifenförmiges Oberflächenfundament sowie ein im seitlichen Abstand dazu angeordnetes weiteres streifenförmiges Oberflächenfundament mit darunter liegendem Reduktionskörper und

Fig. 8 die Amplitude der vertikalen Komponente der resultierenden stationären Schwingungen der beiden Oberflächenfundamente der Fig. 7 so­ wie der Wellen an der Bodenoberfläche.

Mit 1 ist in der Fig. 1 eine Schwingungen erzeugende Ma­ schine bezeichnet. Die Maschine 1 ist auf einem Fundament 2 angeordnet, das auf der Oberfläche 3 des Bodens 4 vorgesehen ist (siehe auch Fig. 2).

Mit nachfolgend noch näher definiertem Abstand unterhalb des Fundaments 2 ist in den Boden 4 ein aus Beton bestehender quaderförmiger Reduktionskörper 5 eingebettet. Der Reduk­ tionskörper 5 wirkt als künstliches Grundgebirge. Er verhin­ dert, daß von der Maschine 1 erzeugte Bodenwellen sich in der Nachbarschaft weiter ausbreiten können. Die horizontale Ausdehnung des Reduktionskörpers 5 ist größer als das Funda­ ment 2 bemessen.

Die Einbautiefe des Reduktionskörpers 5 ist durch den Abstand h seiner Oberseite 6 von der Oberfläche 3 festgelegt. Die Einbautiefe ist geringer als die bei hauptsächlich vertika­ len Bodenbewegungen durch die Beziehung Cp/4f und bei haupt­ sächlich horizontalen oder bei sich überlagernden Bodenbewe­ gungen durch die Beziehung Cs/4f definierte kritische Tiefe bemessen. In diesen Beziehungen ist mit Cp die Ausbreitungs­ geschwindigkeit der Druckwellen im Boden 4, mit Cs die Aus­ breitungsgeschwindigkeit der Scherwellen im Boden 4 und mit f die maßgebende Erregerfrequenz bezeichnet.

In der Fig. 3 ist mit 7 ein Hochhaus bezeichnet, das mit seinem Fundament 8 in den Boden 4 eingelassen ist. Auch hier ist unterhalb des Fundaments 8 mit Abstand h1 zu der Ober­ fläche 3 des Bodens 4 ein Reduktionskörper 5a in den Boden 4 eingebettet. Der Reduktionskörper 5a besteht ebenfalls aus Beton. Seine Oberseite 9 ist wie die Oberseite 6 des Reduk­ tionskörpers 5 der Fig. 1 und 2 eben ausgebildet.

Allerdings ist aus der Fig. 3 zu erkennen, daß sich unter­ halb des Reduktionskörpers 5a ein felsiger Untergrund 10 erstreckt. Der Reduktionskörper 5a ist dadurch unmittelbar auf den felsigen Untergrund 10 gegossen. Dieser felsige Untergrund 10 erhöht zusätzlich die Steifigkeit des Reduk­ tionskörpers 5a und damit seine Wirksamkeit bei der Vermin­ derung der Ausbreitung von Bodenwellen.

In der Fig. 4 ist eine weitere Variante des Einbaus eines Reduktionskörpers 5b in den Boden 4 unterhalb eines Schienen­ strangs 11 veranschaulicht, welcher auf Schwellen 12 gela­ gert ist. Der Reduktionskörper 5b erstreckt sich hierbei in Längsrichtung des Schienenstrangs 11. Der Abstand h2 der Oberseite 13 des Reduktionskörpers 5b zu der Oberfläche 3 des Bodens 4 wird wie in der Erläuterung zu Fig. 1 definiert.

Anhand der Fig. 5 bis 8 ist nachfolgend die Wirksamkeit der Reduktionskörper 5-5b beschrieben. Bei dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 5 und 6 befindet sich die Ursache von Schwingungen und der dadurch erzeugten Bodenwellen innerhalb eines Streifenfundaments 14 oberhalb eines Reduktionskörpers 5c, während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 die Ursache der Schwingungen und der dadurch hervorgerufenen Bodenwellen sich in einem Streifenfundament 14 befindet, das sich im seitlichen Abstand 1 von einem oberhalb eines Reduk­ tionskörpers 5c vorgesehenen Streifenfundament 15 befindet. Zur Vereinfachung sei angenommen, daß in beiden Fällen die Ursache identisch ist und dasselbe Streifenfundament 14 auf identischem Boden 4 betrachtet wird.

Der jeweils verwendete Reduktionskörper 5c und seine Einbau­ tiefe h3 sind ebenfalls gleich angenommen. Die Streifenfun­ damente 14, 15 liegen auf der Oberfläche 3 des Bodens 4. Sie haben eine Breite b von 3 m, eine Dicke d von 1 m und beste­ hen aus einem so steifen Material, daß sie sich wie starre Körper verhalten. Die Dichte ρF der Streifenfundamente 14, 15 beträgt 2500 kg/m³.

Die Schwingungen der Streifenfundamente 14 werden durch eine Linienlast P angeregt. Der zeitliche Verlauf der Linienlast P ist harmonisch. Sie hat eine Frequenz von 16 Hz und eine Einheitsamplitude.

Die unterhalb der Streifenfundamente 14 (Fig. 5) und 15 (Fig. 7) angeordneten Reduktionskörper 5c sind im vertikalen Querschnitt rechteckig gestaltet mit einer Länge, welche der Länge der Streifenfundamente 14, 15 entspricht. Die Breite B beträgt 10 m und die Dicke D 1 m. Die Einbautiefe h3 ist 0,05 LR und somit deutlich geringer als die vorstehend er­ läuterte kritische Tiefe bemessen.

Mit LR ist die Länge einer Oberflächenwelle in dem untersuch­ ten Boden 4 bezeichnet - auch als Rayleigh-Welle bekannt. Sie hat einen Wert von 10 m.

Das Material der Reduktionskörper 5c hat eine Dichte ρK von 2400 kg/m³, eine Querdehnzahl νK von 0,2 und eine Scherwellen­ geschwindigkeit Cs, K von 2460 m/s. Es entspricht somit etwa Beton.

Beim Boden sei eine Dichte ρG von 1800 kg/m³, eine Querdehn­ zahl νG von 0,33 und eine Scherwellengeschwindigkeit Cs, G von 172 m/s angenommen. Der dazu gehörige Schubmodul G_G beträgt 53 · 10⁶ Pa. Dies entspricht etwa Kiessand. Es wird darüber hinaus unterstellt, daß sowohl die Reduktionskörper 5c als auch der Boden 4 keine Materialdämpfung aufweisen.

Um die Ergebnisse in einer allgemeinen gültigen Form darzustellen, ist die Amplitude |A| der vertikalen Fundament- und Baugrundantwort A (siehe Fig. 5 und 7) dimensionslos angegeben. Die Entfernung E von der Wellenquelle (Mitte des angeregten Fundaments) wird in LR gemessen. Man erhält dann die dimensionsbehafteten Ergebnisse |Ã| für eine bestimmte Lastamplitude || durch die Umrechnung

Eine Gegenüberstellung des Verlaufs der örtlichen Amplitude |A| der stationären vertikalen Antwortschwingungen zeigt die Wirksamkeit der gewählten Maßnahme. Hierbei veranschaulicht in Fig. 6 die ununterbrochene Linienführung das Ergebnis mit Reduzierungsmaßnahmen und die unterbrochene Linienfüh­ rung Ergebnisse ohne Reduzierungsmaßnahmen.

Es ist der Fig. 6 deutlich zu entnehmen, daß die Amplitude |A| der Antwortschwingung des Streifenfundaments 14 und die Amplitude |A| der Bodenwelle an der Bodenoberfläche 3, die sich von dem Streifenfundament 14 ausbreiten, deut­ lich geringer werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 beträgt die Entfernung 1 zwischen dem Streifenfundament 15 sowie dem durch die Linienlast P angeregten Streifenfundament 14 5 LR. Auch hier zeigt die Gegenüberstellung der Amplitude |A| eines unbelasteten Streifenfundaments 15 mit einem Reduk­ tionskörper 5c (ununterbrochene Linienführung) zu einem Streifenfundament 15 ohne einen Reduktionskörper 5c (unter­ brochene Linienführung) die deutliche Abnahme der Amplitude |A| (Lage des Fundaments 15 bei E = 5,15 LR bis 5,45 LR).

Die Ursache für die Reduzierung der Amplitude |A| stellt sich zusammenfassend wie folgt dar:
Durch den Einbau eines Reduktionskörpers 5c, der aus einem erheblich steiferen Material als das des umgebenden Bodens 4 besteht und eine ausreichende Dicke D und Ausdehung B in der horizontalen Ebene hat, wird unter dem Streifenfundament 15 ein "künstliches Grundgebirge" im Boden 4 erzeugt. Dessen Steifheit und seine ausreichende Ausdehnung unterhalb des Streifenfundaments 15 rufen in dem Bereich zwischen der Oberfläche 3 des Bodens 4 und dem Reduktionskörper 5c ein Verhalten in der Übertragung von Bodenwellen hervor, das ähnlich ist wie das einer Bodenschicht über einem steifen Grundgebirge, wie z. B. Fels.

Eine geeignete Einbautiefe h3 bewirkt schließlich das ge­ wünschte Übertragungsverhalten, nämlich keine Ausbreitung der Bodenwellen bzw. eine erheblich reduzierte Ausbreitung. Da die Reduktionskörper 5c nicht die Steifigkeit eines wirk­ lichen Grundgebirges, z. B. eines Felsens haben, und zwar insbesondere wegen der Nachgiebigkeit des unter den Reduk­ tionskörpern 5c liegenden Bodens, können die Reduktionskör­ per 5c die Bodenwellen folglich nur reduzieren und nicht völlig unterbinden. Indessen bewirken die Reduktionskörper 5c eine zusätzliche Erhöhung der Steifigkeit der Streifen­ fundamente 14, 15 und somit eine Reduktion ihrer Schwingungen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen eines auf einem Boden (4) angeordneten oder in einen Boden (4) einge­ lassenen Objekts (1, 7, 11, 14, 15) sowie der von einem Objekt (1, 11, 14) ausgehenden Bodenwellen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von der Erregungs­ richtung der Schwingungen bzw. der Bodenwellen abhängigen Abstand (h, h1, h2, h3) von der Oberfläche (3) des Bodens (4) ein gegenüber dem umgebenden Boden (4) steifer ausgebil­ deter Reduktionskörper (5, 5a, 5b, 5c) in den Boden (4) unterhalb des Objekts (1, 7, 11, 14, 15) eingebettet und dabei hinsichtlich seiner waagerechten Ausdehnung an die horizontale Erstreckung des Objekts (1, 7, 11, 14, 15) an­ gepaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einbautiefe (h, h1, h2, h3) des Reduktionskörpers (5, 5a, 5b, 5c) durch den Abstand seiner Oberseite (6, 9, 13) von der Oberfläche (3) des Bodens (4) festgelegt sowie geringer als die bei hauptsächlich aus vertikaler Richtung erzeugten Bodenbewegungen durch die Beziehung Cp/4f und bei hauptsächlich aus horizontaler Rich­ tung erzeugten oder bei sich überlagernden Bodenbewegungen durch die Beziehung Cs/4f definierte kritische Tiefe bemes­ sen wird, wobei mit Cp die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen im Boden (4), mit Cs die Ausbreitungsgeschwin­ digkeit der Scherwellen im Boden (4) und mit f die maßgeben­ de Erregerfrequenz bezeichnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reduktionskörper (5, 5a, 5b, 5c) unmittelbar auf einem felsigen Untergrund (10) ge­ gründet wird.

4. Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen eines auf einem Boden (4) angeordneten oder in einen Boden (4) einge­ lassenen Objekts (1, 7, 11, 14, 15) sowie der von einem Objekt (1, 11, 14) ausgehenden Bodenwellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinsichtlich seiner waagerechten Ausdehnung an die horizontale Erstreckung des Objekts (1, 7, 11, 14, 15) angepaßter Reduktionskörper (5, 5a, 5b, 5c) in einer von der Erregungsrichtung der Schwin­ gungen bzw. der Bodenwellen abhängigen Einbautiefe (h, h1, h2, h3) unterhalb des Objekts (1, 7, 11, 14, 15) in den Boden (4) eingebettet ist, wobei die Steifigkeit des Reduk­ tionskörpers (5, 5a, 5b, 5c) größer als die des ihn umgeben­ den Bodens (4) bemessen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche (6, 9, 13) des Reduktions­ körpers (5, 5a, 5b, 5c) gleichmäßig eben ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reduktionskörper (5, 5a, 5b, 5c) aus Beton oder Stahlbeton gebildet ist.