EP0056258B1

EP0056258B1 - Einsatzkonstruktion zur Schwingungsdämpfung und Energieabsorption

Info

Publication number: EP0056258B1
Application number: EP82100092A
Authority: EP
Inventors: Béla Dr. Csák
Original assignee: Technische Universitat Budapest
Current assignee: Technische Universitat Budapest
Priority date: 1981-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1988-11-02
Also published as: ATE38407T1; EP0056258A3; DE3279177D1; HU180621B; EP0056258A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsdämpfungslager für Bauwerke zur Verringerung seismischer Kräfte und Beanspruchungen bei Bauwerken.
Bauwerke müssen seismischen Kräften in solchen Fällen standhalten, wenn sie dem ursprünglichen Ruhezustand entgegen infolge von Erdstößen beschleunigte Bewegungen ausführen. Die Größe der seismischen Kräfte ist laut Satz von Newton und D'Alembert zur Masse des Bauwerks und der auftretenden Beschleunigung direkt proportional. Aus der Sicht der Verringerung seismischer Kräfte ist jede solche Bestrebung von Bedeutung, die die Verringerung der Masse von Bauwerken zum Ziel hat.
Mit der Entwicklung der Architektur hat sich die Masse von Bauwerken auch schon bis jetzt in bedeutendem Maße verringert, und dieser Prozeß wird sich wahrscheinlich auch in der Zukunft fortsetzen. Auf diese Art kann man aber nur das Eigengewicht von Bauwerken verringern, denn die Nutzlast hängt mit der Funktion des Bauwerks zusammen, ihre Verringerung kann also nur in bestimmten Fällen erreicht werden.
Zur wenigstens teilweise Eliminierung beschleunigter Bewegungen infolge von Erdstößen gibt es eine Methode, nach der zwischen Fundament und Wandkonstruktion des Bauwerks irgend eine Zwischenkonstruktion eingebaut wird, die geeignet ist, Energie zu verbrauchen. Hierbei werden zwischen Fundament und Wandkonstruktion etwa 1 m hohe Wände eingebaut, die bei Erdbeben bersten. Durch die entstandenen Formänderungen wird ein Teil der Energie wirklich verbraucht. Nach dem Erdbeben können die beschädigten Wände abschnittweise erneuert werden. Die Fähigkeit des Energieverbrauchs der Wand wird dadurch erreicht, daß beim Mauern der Wand ein solcher Mörtel verwendet wird, der fähig ist, großen Formänderungen standzuhalten.
Um ein ähnliches Ziel zu erreichen und um Energie zu absorbieren, ist bereits vorgeschlagen worden, zwischen Fundament und Wandkonstruktion sowie zwischen Fundament und Boden Einlagen zur Absorption von Energie einzubauen. An der ersteren Stelle sind die Einlagen Rollen mit begrenzter Bewegung, an der letzteren Stelle sind sie Gleitplatten aus Kunststoff.
Auch wurde eine solche Art der Energieabsorption vorgeschlagen, bei der Stahlplatten zwischen Boden und Bauwerk angeordnet sind, die Torsion und longitudinale Formveränderung ebenfalls ertragen können. Ferner wurde vorgeschlagen, zwischen Fundament und Wandkonstruktion Gummifedern einzubauen.
Gemäß der weiteren Methode zur Schwingungsdämpfung erfolgt die Absorption der Energie mit Hilfe der Formveränderung von Stahlbetonsäulen. Hierbei sind etwa 1,5 m hohe Stahlbetonsäulen zwischen Fundament und Wandkonstruktion unterzubringen. Sie werden so bemessen, daß ihre Energie der plastischen Formveränderung mit der kinetischen Energie im Gleichgewicht steht, die bei Erdstößen auftritt.
Ähnlich wird das Bauwerk auf einem Geschoß hoher Säulen errichtet und ihre elastischplastische Formveränderung bewirkt eine Verringerung der nach oben geleiteten kinetischen Energie. Ferner lassen sich im Erdgeschoß sogenannte "auslösbare" Verbindungen einbauen, so daß sie beim Auftreten von Kräften, die eine gewisse Grenze überschreiten, zerstört werden. So wird verhindert, daß Beschleunigungen in waagerechter Richtung in übermäßig hohem Maße auftreten und auf die Wandkonstruktion weitergegeben werden. Für diesen Zweck werden Gitterkonsolen und zum Teil senkrechte Säulen vorgeschlagen.
Nach CH-A-584 333 ist für die Verringerung der Wirkung von seismischen Kräften eine Unterstützung von Tanks in Kugelform für die Speicherung von Flüssigkeit vorgesehen. Die Tanks sind auf Gelenkstützen gestellt, die von ihrer Symmetrieebene etwa ausgehen. Die untere Tangente des Tanks befindet sich ungefähr ein Meter über dem Boden. Am Tank ist von unten ein starrer Ring angeschweißt, der über drei waagerechte Stahlstäbe, die untereinander 120° einschließen, mit dem Fundament verbunden ist. Die Enden der Stäbe sind sowohl mit dem Ring als auch mit dem Fundament durch Kugelgelenke verbunden. Etwa in der Mitte der Stäbe sind Kolben für die Schwingungsdämpfung untergebracht. Diese Auslegung ist aber nur auf sehr begrenzten Gebieten anwendbar. Für Bauwerke ist diese Auslegung ungeeignet. Auch ist die Auslegung kompliziert und die Konstruktion teuer sowie ihre Instandhaltung ist arbeitsaufwendig.
Unter Anwendung der technischen Schwingungslehre wird in der US-A-3 940 895 angegeben, daß mit einer schwingenden Masse - z. B. mit einem Bauwerk oder einem Teil davon - mit Hilfe eines starren Stabes sowie einer Stützung eine kleinere Masse so verbunden wird, daß bei Beschleunigung der größeren Masse die kleiner in entgegengesetzter Richtung beschleunigt wird. Mit Hilfe der geometrischen Verhältnisse der starren Verbindung zwischen den beiden Massen kann das Maß der Dämpfung eingestellt werden. Eine solche Konstruktion ist jedoch einerseits kostenaufwendig, andererseits ist die Dämpfung nur in einer Ebene, in der Ebene der Stützung, wirksam, und sie in anderen Richtungen zu verwirklichen ist kompliziert und schwierig aufgrund der Verwendung von Kugelgelenken und Stützen in mehreren Richtungen beispielsweise.
Nach US-A-4121 393 sind zwischen Fundament und Wandkonstruktion elastische Elemente eingebaut, wodurch die Weiterführung von Erdbewegungen verringert wird. Einige Teile der Elemente bestehen aus Bronze-, Kupfer-, Titan-und sonstigen Platten, zwischen denen infolge der senkrechten Belastung Reibung auftritt. Die Reibungskraft dient zur Schwingungsdämpfung. Da die Reibung bei wiederholten Beben nicht konstant bleibt und die Dämpfungswirkung sich nicht rechnerisch erfassen läßt, einerseits wegen der Formveränderung der einzelnen Elemente, andererseits wegen der Veränderung der Eigenschaften der Rauheit an den sich berührenden Flächen, ist diese Auslegung nicht weit verbreitet.
Aus US-A-4179104 ist ein Schwindungsdämpfungslager für Bauwerke bekannt, das zwischen einem Fundament und einer Wandkonstruktion eingebaut ist. Das Schwingungsdämpfungslager weist ein Federsystem auf, das einen Bewegungsdämpfungsteil und ein Energieabsorptionsteil enthält. Das Bewegungsdämpfungsteil wird von einer Sandwich-Konstruktion aus Gummiplatten und dazwischenliegenden Stahlplatten gebildet und das Energieabsorptionsteil ragt in die einander gegenüberliegenden Flächen des Fundaments und der Wandkonstruktion hinein. Ferner weist es eine Reihe von Stahldornen auf.
Auch in US-A-3 963 099 ist ein Energieabsorptionsteil für Bauwerke beschrieben, das Stahldorne aufweist.
Eine Schwierigkeit besteht darin, daß die Konstruktionselemente im Falle ihrer Beschädigung nicht in der Lage sind, die senkrechte Belastung mit Sicherheit zu tragen. Wegen der großen Formveränderungen, hauptsächlich wegen der in waagerechter Richtung, entstehen schwerwiegende Stabilitätsprobleme. Selbst wenn auch die oberen Teile des Bauwerks infolge der seismischen Beanspruchung nicht beschädigt werden, stürzt das Bauwerk wegen der unzulänglichen Stabilität der Säulen oft ein.
Eine bisher ebenfalls noch nicht überwundene Schwierigkeit ist darin zu sehen, daß die Richtung der Erdstöße und die daraus resultierenden seismischen Kräfte völlig beliebig ist. Bei bisherigen Vorschlägen ist aber die Starrheit in der waagerechten Ebene in jeder Richtung nahezu gleich. Es wurde versucht, Federn, die von Gummiblöcken gebildet wurden, zu verwenden. Die elastischen Formveränderungen können aber nicht genügend Energie absorbieren.
Mit der Lösung nach dem Patentanspruch 1 werden die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden. Das Schwingungsdämpfungslager nach der Erfindung ist zwischen Fundament und Wandkonstruktion eingebaut. Das Fundament führt hierbei die gleichen Bewegungen wie der Boden unter seismischer Belastung aus und hat gleiche Geschwindigkeitswerte, Beschleunigungswerte und Amplitudenwerte. Die Wandkonstruktion hingegen führt nur solche Bewegungen aus, die das zwischengebaute Schwingungsdämpfungslager zuläßt.
Durch das Schwingungsdämpfungslager wird bestimmt, welche waagerechte Belastung die Wandkonstruktion maximal erhalten soll. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen Fundament und Wandkonstruktion ein solches Federsystem eingebaut wird, das höchstens solche seismischen Kräfte zuläßt, die sich aus der Windlast waagerecht ergeben, während das System beim Auftreten höherer Kräfte schwimmt und wegen seiner plastischen Formveränderung automatisch größere Kräfte nicht weiterleitet.
Das Schwingungsdämpfungslager besteht aus einem Dämpfungsteil mit großem elastischen Formveränderungsvermögen sowie aus einem Energieabsorptionsteil (plastischer Teil) mit großer Effektivität. Der Bewegungsdämpfungsteil läßt sich als eine Schichtkonstruktion aus abwechselnd übereinander gelegten Gummischichten und Stahlplatten leicht und einfach herstellen. Der Energieabsorptionsteil besteht aus zweckmäßigerweise senkrechten Stahldornen beziehungsweise aus einem Satz von Stahldornen, die sowohl ins Fundament als auch in die Wandkonstruktion hineinragt. Die Abmessungen der Dorne sind so gewählt, daß sie bei größeren waagerechten Belastungen als die Windlast in den Fließbereich kommen.
Wenn der Bewegungsdämpfungsteil mindestens zwei Schichten aus Hartgummiplatten und mindestens drei Schichten aus Stahlplatten aufweist, ist sowohl an der Seite des Fundaments als auch an der Seite der Wandkonstruktion je eine Unterlage für die Lastverteilung vorhanden. Sowohl das Fundament als auch die Wandkonstruktion haben zur Aufnahme der Stahldorne zweckmäßigerweise Buchsen, die aus Stahlrohren ausgebildet sind. Die Buchsen sind sowohl in den Grundkörper als auch in die Wandkonstruktion unbeweglich eingelassen und zweckmäßigerweise einbetoniert.
Die Buchsen reichen in einer Tiefe ins Innere des Fundaments und der Wandkonstruktion, die mindestens das Vierfache, vorzugsweise aber mindestens das Sechsfache ihres Durchmessers beträgt. Die Stahldorne reichen in einer Tiefe ins Innere der Buchsen, die mindestens das Dreifache, vorteilhaft aber mindestens das Fünffache ihres Durchmessers beträgt. Zwischen den Enden der Stahldorne und dem Unterteil der Buchsen ist ein Luftkissen freigelassen.
Die Stahldorne erstrecken sich durch die Schichtkonstruktionen frei, die aus Gummiplatten und Stahlplatten zusammengesetzt sind. Zwischen die äußere Mantelfläche der Stahldorne und die innere Mantelfläche der Buchsen ist zweckmäßig ein Schmierstoff in filmartig dünnen Schichten aufgetragen, um die Reibung zu verringern. Sowohl der Grundkörper als auch die Wandkonstruktion verfügen in der Nähe der Buchsen zweckmäßig über Verstärkungseinlagen in Form räumlicher Bügel.
Zweckmäßigerweise ist das Schwingungsdämpfungslager zwischen dem Grundkörper und der Wandkonstruktion abschnittsweise eingebaut, und jeder Abschnitt enthält sowohl einen Bewegungsdämpfungsteil, als auch einen Energieabsorptionsteil. Das ganze System oder gegebenenfalls einige seiner Teile haben entlang der Ränder anstelle der Stahldorne Buchsen mit kleinerer Steifheit. Die zusätzlichen Buchsen sind in einen elastischen Füllstoff eingebettet.
Ein Hauptvorteil des Schwingungsdämpfungslagers nach der Erfindung besteht darin, daß der Energieabsorptionsteil im Falle von Beben infolge von Kräften, die die Beanspruchung aus der Windlast überschreiten, in den Fließbereich kommt, und somit vom Fundament, das sich mit dem Boden zusammen bewegt, keine weiteren, größeren Kräfte an die Wandkonstruktion mehr weiterleiten kann.
Das Bewegungsdämpfungsteil der Schichtkonstruktion ist in der Lage, senkrechte Kräfte zu tragen, verhält sich infolge von wiederholten Beben in senkrechter Ebene als elastische Stützung und die waagerechten Bewegungen werden gedämpft. Der Energieabsorptionsteil, der die senkrechten Stahldorne enthält, kann nur Kräfte in waagerechter Richtung aufnehmen und durch die plastische Formveränderung der Dorne Energien absorbieren, die während der Beben auftreten.
Das Schwingungsdämpfungslager wirkt nach dem Prinzip der sogenannten "progressiven Federung". Es kann deshalb mit großer Genauigkeit bestimmt werden, daß neue Federelemente nur nach dem Zustandekommen von Formveränderungen mit einem gewissen Maß ins Kräftespiel eintreten, die nur noch elastische Formveränderungen erfahren können. Infolgedessen entstehen in den Teilen, die nur elastische Formveränderung erfahren haben, solche elastische Rückwirkkräfte, die verhindern, daß die Wandkonstruktion des Baus in waagerechter Richtung über eine gewisse Grenze hinaus verschoben wird.
Infolge der geometrischen und konstruktiven Ausbildung des Energieabsorptionsteiles wirkt er in der waagerechten Ebene in jeder Richtung gleich. Unabhängig von der Wirkung des Erdstoßes verhält sich daher das Bauwerk beim erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungslager immer gleich. Dank des Schwingungsdämpfungslagers nach der Erfindung werden auch die Investitionskosten für das Bauwerk geringer, da die lasttragende Konstruktion nur für die Windlast, das Fundament und das Kellergeschöß für die Beben mit der vorgeschriebenen Intensität zu bemessen sind. Wegen des Ausschließens der Weiterleitung einer größeren Kraft als die Windlast werden im Falle eines Bebens weder die lasttragende Konstruktion, noch die sonstigen Einrichtungsgegenstände und zusätzlichen Konstruktionen des Bauwerks beschädigt.
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vertikalschnittansicht eines Schwingungsdämpfungslagers,
Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 eine im Vergleich zu Fig. 1 vergrößerte Aussicht der Stahldorne und sie umgebende Teile und
Fig. 4 eine Ausführungsform mit kleineren Dornen an den Rändern des Schwingungsdämpfungslagers.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt des Fundaments A, darüber der Wandkonstruktion B zu sehen. Zwischen ihnen ist das Schwingungsdämpfungslager angeordnet, das aus dem plastischen Energieabsorptionsteil und dem elastischen Bewegungsdämpfungsteil besteht. Letzterer ist eine solche Schichtkonstruktion, die aus den übereinander angeordneten Gummiplatten 5 sowie den dazwischenliegenden und umgebenden Stahlplatten 6 zusammengesetzt ist.
Die aus Hartgummi hergestellten Gummiplatten 5 und die Stahlplatten 6 können eine solche Stärke aufweisen, die dem Bedarf entspricht. Für die Stahldorne 3, die den Energieabsorptionsteil bilden, sind nach Fig. 2 Öffnungen zur Aufnahme vorgesehen, durch die sich die Dorne erstrecken.
Nach Fig. 1 ist unter- und oberhalb der Schichtkonstruktion, die den Bewegungsdämpfungsteil bildet, je eine Unterlage 4 für Lastverteilung angebracht, an denen die Wandkonstruktion B auf dem Bewegungsdämpfungsteil und letzterer auf dem Fundament abgestützt ist. Die Stahldorne 3 gelangen nicht unmittelbar in die für sie ausgebildeten Öffnungen zwischen Fundament A und Wandkonstruktion B, sondern sie reichen ins Innere von Buchsen 1, die zweckmäßigerweise aus Stahlrohr gefertigt sind.
Die Buchsen 1 sind von starken, räumlichen Bügeln 7 in mindestens zwei Richtungen umgeben, durch die sie in ihrer Lage stabilisiert werden. Darüber hinaus wird der Teil des Fundaments A und der Wandkonstruktion B in der Umgebung der Buchsen 1 größere Festigkeit besitzen. Die Buchsen 1 sind deshalb sowohl in das Fundament A als auch in die Wandkonstruktion B starr eingebettet.
Aufgrund von Versuchen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Buchsen 1 mindestens 6-mal so tief in den Betonkörper des Fundaments A und der Wandkonstruktion B hineinreichen als ihr eigener Durchmesser. Fig. 3 zeigt, daß die Stahldorne 3 nicht entlang des Innenteiles der Buchsen 1 reichen, aber sie reichen in sie mindestens mit einer Länge, die mindestens dem Fünffachen ihres Durchmessers entspricht.
Auf diese Weise entsteht zwischen dem Unterteil la der Buchse 1 und den Enden 3a der Stahldorne 3 ein Luftkissen, das sich infolge der senkrechten Lasten und/oder Beben in kleinerem oder größerem Maße schließen kann, aber gleichzeitig die Möglichkeit für die Fortbewegung in axialer Richtung zwischen dem Stahldorn 3 und der Buchse 1 zuläßt.
In ähnlicher Weise wird auch eine Beweglichkeit zwischen dem Bewegungsdämpfungsteil und dem Energieabsorptionsteil dadurch erreicht, daß sich die Stahldorne 3 durch die Gummiplatten 5 und durch die sie umgebende Stahlplatte 6 frei erstrecken. Es bleibt somit zwischen ihren Mantelflächen der Luftspalte 8 frei. Schließlich, aber nicht zuletzt, kann die leichte, teleskopartige Bewegung der Stahldorne 3 innerhalb der Buchsen 1 dadurch erleichtert werden, daß zwischen der äußeren Mantelfläche der Stahldorne 3 und der inneren Mantelfläche der Buchse 1 Schmierstoff 9 zur Verringerung der Reibung zwischen ihnen eingebracht wird.
Nach Fig. 4 ist es auch möglich, daß die Stahldorne 3 entlang der Ränder des Schwingungsdämpfungslagers durch zusätzliche Dorne 10 mit kleinerer Steifheit ersetzt werden. In diesem Fall wird natürlich der Luftspalt 8 und das Auftragen des Schmierstoffes 9 nicht benötigt. Es ist aber zweckmäßig, den zusätzlichen Dorn 10 mit kleinerem Durchmesser in irgend ein Füllmaterial einzubetten. Letzteres kann zum Beispiel aus Gummi bestehen.
Die Buchsen 1 werden zweckmäßig im voraus sowohl in das Fundament A als auch in die Wandkonstruktion B einbetoniert, und zur gleichen Zeit werden die räumlichen Verstärkungsbügel 7 in der Umgebung der Buchsen 1 fertiggestellt. Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 ist gezeigt, daß die Gummiplatten 5 und die Stahlplatten 6 zweckmäßig mittels Kleben miteinander verbunden werden.
Nach Fig. 3 ist der Stahldorn 3 auch in der Schichtkonstruktion bestehend aus den Gummiplatten 5 und den Stahlplatten 6 in einem dünnwandigen Futterrohr 2 untergebracht. Durch das Futterrohr 2 wird verhindert, daß schädliche Einfräsungen im Energieabsorptionsteil infolge der Bewegungen auftreten können.
Das in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfungslager läßt sich natürlich nicht nur einzeln, sondern bei Bedarf auch zu mehreren zwischen dem Fundament A und der Wandkonstruktion B anordnen. Die Gruppen von angeordneten Schwingungsdämpfungslagern ergänzen ihre Wirkung untereinander, beziehungsweise, sowohl ihre Bewegungsdämpfungswirkung als auch ihre Energieabsorptionswirkung werden überlagert, d. h. sie funktionieren als parallel geschaltete Federnsysteme.
Das Schwingungsdämpfungslager nach der Erfindung dient dem Schutz von Bauwerken an beliebigen Stellen, die seismischen Bewegungen ausgesetzt sind. Es kann auch bei speziellen Bauwerken wie bei Kraftwerken, Hütten, Reaktoren usw. angewendet werden, aber dort sind nicht die Horizontalkräfte, die der Windlast entsprechen, zu berücksichtigen, beziehungsweise auch nicht die Beschleunigungswerte, die diesen Horizontalkräften entsprechen.
Heute sind die Bauwerke im allgemeinen unter Berücksichtigung der Beanspruchungen von horizontalen Kräften des Windes und des Erdbebens geplant und berechnet.
Unter Berücksichtigung der großen Wahrscheinlichkeit der maximalen Windlast werden Bauwerke so geplant und berechnet, daß bei Windlastbeanspruchungen alle Konstruktionselemente während der ganzen Lebensdauer der Bauwerke unbeschädigt bleiben.
Gegen überdimensionale Erdbebenkräfte werden Bauwerke so geplant und bemessen, daß die Konstruktionselemente unter seismischen Beanspruchungen nicht zerstört werden können. Man muß allerdings mit dem Auftritt von schweren Konstruktionsschäden rechnen.
Die Hauptursache der Beschädigungen ist der Vorgang von Energieabsorptionen, die das Gleichgewicht der kinetischen und potentiellen Energie im Konstruktionssystem während der ganzen Dauer des Erdbebens gewährleisten.
Die Kosten zur Vermeidung von Konstruktionsschäden belaufen sich im Weltdurchschnitt auf ca. 4 - 6 % der gesamten Baukosten.
Demgegenüber vervielfachen sich die Kosten nach seismischen Schäden bei Wiederherstellungen des Bauwerkes bzw. bei Verstärkungen. Diese können sich in schweren Fällen auf 40 - 60 % der gesamten Baukosten belaufen.
Das Schwingungsdämpfungslager nach der Erfindung, das zwischen dem Fundament und dem Untergeschoß von Bauwerken eingebaut wird, hat folgende Eigenschaften:

1. Die horizontale Federsteifigkeit des Schwingungsdämpfungssystems muß man so planen und bemessen, daß die bei einem Erdbeben auftretenden horizontalen Kräfte und Beanspruchungen, an den Konstruktionen keine größeren Werte als die, die bei maximalen Windeffekten auftretenden, erreichen.
Das kann dadurch erreicht werden, daß bei größeren Windlasten die horizontalen Kräfte die Elemente im plastischen Zustand belasten, wodurch an den Konstruktionen nur solche Beschleunigungen entstehen, zu welchem nach Newtonsches Gesetz und D'Alembert's Prinzip gleiche seismische Kräfte und Beanspruchungen von Windkräften und Beanspruchungen gehören.
2. So ist dieses Verhalten von den Energieabsorptionen des Konstruktionssystems unabhängig, da die Belastung der Baukörper in den Federelementen verläuft.
3. Entsprechende Versuche haben gezeigt, daß die Federelemente zwei aufeinanderfolgende Erdbeben der Intensität MSK VI11- IX standhielten, d. h. die Federelemente besaßen nach einer ersten Belastung noch eine genügende Festigkeit, um bei einem zweiten Belastungsfall die auftretende Energie zu absorbieren.
Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, Federelemente für Erdbebenstärke MSK IX - X einzusetzen.
4. Im Bauquerschnitt werden die Federelemente so verteilt, daß der Massen-und Steifigkeitsschwerpunkt sowie die Hauptträgheitsachse und Hauptsteifigkeitsachse zusammenfallen. So können die Torsionsschwingungen ausgeschlossen werden.
5. In speziellen Fällen, wie z. B. bei Kernkraftwerken etc., kann die Federsteifigkeit so bemessen werden, daß keine über dem zugelassenen Maß hinausgehenden seismischen Beanspruchungen auftreten können.
6. Die Kosten für den Einbau der Federelemente erreichen in keinem Falle die Kosten für die mit den bisher bekannten Methoden durchgeführten Schutzmaßnahmen.
Bei einem Einsatz von Federelementen entfällt eine Kalkulation mit eventuellen Wiederherstellungs- oder Sanierungskosten gänzlich, da die auf das Bauwerk wirkenden Kräfte die Belastungswerte einer maximalen Windlast nicht erreichen können.

Das Schwingungsdämpfungslager besteht aus

a) zwischen dem Fundament und dem Bauwerk einzulegenden Sandwich-Konstruktionen, die sich ihrerseits aus Stahlplatten und dazwischen eingeklebten oder einvulkanisierten Gummilagen zusammensetzen, und
b) zu der Fläche der Sandwichkonstruktionen senkrecht eingesetzten Stahldorne.

Die Stahldorne werden durch die Baukörpergrundplatte bzw. durch die Bohrungen der Sandwich-Konstruktionen in das Fundament eingeführt. Die Führung der Stahldorne wird mit Hilfe von eingesetzten Rohrbuchsen gewährleistet.
Zusammenfassend ergibt sich somit, daß die vertikalen Belastungen durch die Sandwich- Konstruktionen und die horizontalen Belastungen durch die Stahlfederelemente und auch durch die Sandwich-Konstruktionen aufgenommen werden.

Claims

1. Schwingungsdämpfungslager für Bauwerke, das zwischen einem Fundament (A) und einer Wandkonstruktion (B) eingebaut ist und ein Federsystem aufweist, das einen Bewegungsdämpfungsteil und einen Energieabsorptionsteil aufweist, wobei der Bewegungsdämpfungsteil eine Sandwichkonstruktion (5, 6) ist, die als eine aus Gummiplatten (5) und dazwischenliegenden Stahlplatten (6) zusammengesetzte Schichtkonstruktion aufgebaut ist, und wobei der Energieabsorptionsteil in die einander gegenüberliegenden Flächen des Fundaments (A) und der Wandkonstruktion (B) hineinragt und eine Reihe von Stahldorne (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dorne (3) frei durch die Sandwichkonstruktion (5, 6) erstrecken und für die Aufnahme von Belastungen ungeeignet sind, die größer als die der maximalen Windlast sind.

2. Schwingungsdämpfungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Fundament (A) als auch die Wandkonstruktion (B) zur Aufnahme der Stahldorne (3) Stahlrohrbuchsen (1) aufweisen.

3. Schwingungsdämpfungslager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (1) in das Fundament (A) und die Wandkonstruktion (B) um eine Strecke hineinreichen, die mindestens dem Vierfachen, insbesondere dem Sechsfachen ihres Durchmessers entspricht.

4. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stahldorne (3) um eine Strecke in die Buchsen (1) hineinerstrecken, die mindestens dem Dreifachen, insbesondere dem Fünffachen ihres Durchmessers entspricht.

5. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stahldornen (3) und der Sandwichkonstruktion (5, 6) ein Luftspalt (8) vorhanden ist.

6. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang der Stahldorne (3) und der Innenfläche der Buchsen (1) ein Schmierstoff (9) vorhanden ist.

7. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Fundament (A) und in der Wandkonstruktion (B) im Bereich der eingebauten Buchsen Verstärkungsbügel (7) eingebaut sind.

8. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fundament (A) und der Wandkonstruktion (B) das Schwingungsdämpfungslager abschnittsweise eingebaut ist.

9. Schwingungsdämpfungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern des Schwingungslagers oder an dessen Teilen die Stahldorne (3) durch zusätzliche Buchsen (1a) mit kleinerer Steifheit ersetzt sind.

10. Schwingungsdämpfungslager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Buchsen (1a) in ein elastisches Füllmaterial (11) eingebettet sind.