ERDBEBENSICHERE KONSTRUKTION

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine erdbebensichere Bauweise mit der Mauerung von tragenden Wänden aus Bausteinen mit senkrechten Bohrungen. Es ist vorgesehen, dass die Bausteine auf den freien Teil von Stahlbolzen aufgesetzt werden, wobei die Stahlbolzen am Umfang des gesamten Fundaments sowie an den lasttragenden und den inneren Gebäudewänden angeordnet werden. Die Stahlbolzen werden mit ihrem mittleren Teil in die Decke eingebaut. Dabei werden die Bausteine der tragenden Wände mit Geschosszwischendecken so zusammengefügt, dass diese Stahlbolzen unten in die senkrechten Bohrungen der Bausteine des unteren Stockwerkes und oben in die senkrechten Bohrungen der Bausteine des oberen Stockwerkes eingeführt werden. Dadurch wird eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften und der seismischen Widerstandsfähigkeit erreicht, da die Stahlbolzen eine erhöhte Elastizität aufweisen und eine Einheit im Gebäude bilden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine erdbebensichere Bauweise mit der Mauerung von tragenden Wänden aus Bausteinen mit senkrechten Bohrungen, insbesondere das Verfahren zum Mauern von lasttragenden Wänden und den Bereich von dabei verwendeten Baustoffen

[0002] Es ist ein Baustein bekannt, der einen Körper enthält, der mit anderen Bausteinen mittels eines Bindemittels, und zwar Zement, verbunden wird (1).

[0003] Der Mangel beim Mauern mit diesem Baustein besteht darin, dass es unbedingt erforderlich ist, Bindemittel zu benutzen. Ein weiterer Mangel besteht in der geringen Erdbebensicherheit. Das hängt mit der Zerstörung der Zementbindung zwischen den Bausteinen zusammen, wenn die seismische Welle infolge eines starken Erdbebens über die Mauerung mit solchen Bausteinen verläuft.

[0004] Es ist ein Baustein bekannt, welcher aus einem Körper besteht, der die koaxial an entgegengesetzten Seiten liegenden Absätze und Nuten (2) enthält. Das Mauern aus solchen Bausteinen erfolgt so, dass die Absätze von Bausteinen in die Nuten der anderen Bausteine eingefügt werden. Dabei wird in die Stoßfugen ein Bindemittel (Zement oder Klebstoff) eingebracht. Dies erzeugt eine festere und monolithische Bindung zwischen diesen Bausteinen.

[0005] Der Mangel bei Verwendung dieser Bausteine ist die Notwendigkeit, ein Bindemittel zu benutzen sowie die niedrige Erdbebensicherheit. Grund dafür ist, dass durch die seismische Welle eines starken Erdbebens die Mauerung aus solchen Bausteinen übermäßig beansprucht wird und dabei die Bindung zwischen den Bausteinen wegen der Zerstörung des Zementverbunds (Bindemittel) an den Fugenstellen der Bausteine bricht.

[0006] Außerdem wird beim mechanischen Bruch des Gebäudefundaments das ganze Gebäude zerstört.

[0007] Es ist ein mörtelloses Verfahren zum Mauern von Wänden bekannt, welches eine harte Befestigung der Bausteine und eine seismische Widerstandsfähigkeit sicherstellt. Die seismische Widerstandsfähigkeit wird dank solcher Anwendung der Bausteine erreicht, wo in der Mitte der Läuferflächen eine durchgehende Gewindebohrung eingebracht ist. Die Gewindebohrung ist an einen Gewindestift angepasst, dessen Länge mit der Bausteinhöhe übereinstimmt (3).

[0008] Der Mangel des bekannten Verfahrens besteht darin, dass die Stangen, welche über die Läuferflächen verlaufen, keine abdämpfende Mittel enthalten. Deshalb kann die mechanische Festigkeit an den Bausteinanschlussstellen nicht sichergestellt werden, wenn die seismische Welle während des Erdbebens diese Bausteinanschlussstellen durchläuft.

[0009] Außerdem wird beim mechanischen Bruch des Gebäudefundaments das ganze Gebäude zerstört.

[0010] Der seinem technischen Wesen und dem erreichbaren Ergebnis nach der Erfindung am nächsten kommende Stand der Technik ist ein Verfahren zum Mauern von Wänden mit Bausteinen, welche mit durchgehenden senkrechten Bohrungen versehen sind. Die Bohrungen sind in Bezug auf die senkrechte Mittelebene symmetrisch angeordnet und mittels der darin eingesetzten Einlegeteile verbunden. Die Einlegeteile treten um die Hälfte ihrer Länge aus der Bausteinebene hinaus. Zur Sicherstellung der Erdbebensicherheit des Aufbaus können die Kanäle Versteifungsstangen enthalten, und die Oberflächen des Einlegeteils und des Kegels werden mit einem zähen Werkstoff z.B. Bitumen bzw. Baukleber (Klebemörtel) bedeckt (4).

[0011] Der Mangel dieses bekannten Verfahrens zum Mauern von Wänden besteht darin, dass es damit nicht möglich ist, erdbebensichere Hochbauten zu errichten, da die Stangen, welche in den Kanälen der Bausteine angeordnet sind, keine mechanische Festigkeit an den Bausteinanschlussstellen haben, obwohl sie bestimmte abdämpfende Mittel aufweisen. Das hängt damit zusammen, dass die Kanäle stirnseitig über die Bausteine verlaufen.

[0012] In diesem Fall verursachen die mechanischen Brüche des Gebäudefundaments ebenfalls die Zerstörung des ganzen Gebäudes.

[0013] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem eine Vereinfachung der Mauertechnik sowie eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften und der seismischen Widerstandsfähigkeit bei der Verwendung von erdbebensicheren Bausteinen erreicht wird.

[0014] Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0015] Am freien Teil des Stahlbolzens werden mindestens drei Mauerschichten verlegt. Dabei werden die Stahlbolzen auf dem Metallgerüst am Umfang des gesamten Fundaments sowie an den lasttragenden und den inneren Gebäudewänden fest angeordnet. Das Metallgerüst wird auf widerstandsfesten Stützen frei errichtet. Die Stützen werden auf der Oberfläche des Fundaments des Gebäudes angeordnet. In den Geschosszwischendecken werden die Stahlbolzen in die senkrechten zylinderförmigen Hohlräume eingefügt. Die zylinderförmigen Hohlräume werden am gesamten Umfang angeordnet. Dabei wird an diesen Stahlbolzen auf der Höhe von der Hälfte der Dicke der Zwischendecke (angefangen von der Bolzenmitte) ein Stützelement starr befestigt. Die Oberfläche der Stahlbolzen, welche in Kontakt mit den senkrechten Bohrungen der Bausteine bleiben, wird mit einem dämpfenden Werkstoff oder mit Dämpfungslagen beschichtet. Die Fugenflächen zwischen den Bausteinen werden mit dämpfendem Werkstoff oder mit Dämpfungslagen versehen.

[0016] Das Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens besteht in Folgendem. Die Stahlbolzen weisen eine erhöhte Elastizität auf. Bei der Beanspruchung durch eine seismische Welle biegen sich die Stahlbolzen innerhalb eines bestimmten Beanspruchungsbereichs, ohne die erdbebensicheren Blocksteine zu zerstören. Das Vorhandensein von Dämpfungsgliedern ermöglicht es, die Stoßbelastungen bei großer Beschleunigung der Verschiebung der Erdoberfläche während des Erdbebens zu reduzieren.

[0017] Wenn die Stahlbolzen weniger als drei Schichten der erdbebensicheren Bausteine durchdringen, verursacht dies die Minderung der mechanischen Festigkeit der Mauerung von lasttragenden Wänden.

[0018] Der größte Wirkungsgrad nach diesem Verfahren wurde bei der Anwendung von erdbebensicheren Bausteinen gemäß der Anmeldung WO 2005/106134 (PCT/AZ2004/000004) erreicht.

[0019] Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten bautechnischen Verbindungstechniken näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

den Anschluss der erdbebensicheren Bausteine an das Fundament des Gebäudes,

Fig. 2

die Anschlusstechnik der erdbebensicheren Bausteine der tragenden Wände und der Geschosszwischendecken und

Fig. 3

die Gesamtansicht des Gebäudes auf einem Fundament.

[0020] Das Verfahren wird folgendermaßen ausgeführt:

[0021] Es wird ein Metallgerüst 1 gemäß der gesamten Umfangslänge des Gebäudefundaments gefertigt. Das Metallgerüst 1 wird zum Beispiel aus U-Stahlträger gefertigt (Fig. 1A). Auf der Oberfläche des Metallgerüsts werden Metallbolzen 2 starr befestigt. Die Höhe der Metallbolzen 2 entspricht mindestens der Höhe von drei Mauerschichten aus erdbebensicheren Bausteinen. Die erdbebensicheren Bausteine werden auf den freien Teil der Stahlbolzen 2 aufgesetzt. Dabei wird die Oberfläche der Metallbolzen 2 mit abdämpfendem Werkstoff beschichtet, oder es werden Dämpfungslagen eingefügt. Das Metallgerüst 1 wird auf festen Stützen 3 frei aufgestellt. Die Stützen 3 werden auf einem unbeweglichen Betonfundament 4 des Gebäudes aufgestellt. Als Stützen 3 können Stahlschienen oder andere robuste Konstruktionen mit glatter Oberfläche benutzt werden (Fig. 1 B).

[0022] Auf der Geschosszwischendecke 1 aus Beton oder einem anderen Material werden am ganzen Umfang der tragenden Wände und der Innenwände Stahlbolzen 2 senkrecht aufgestellt. Die Stahlbolzen 2 werden mit dem mittleren Teil auf der Geschosszwischendecke mittels eines Stützelementes 3 befestigt. Dabei werden die Stahlbolzen 2 unten in die senkrechten Bohrungen der Bausteine 4 des unteren Stockwerks eingeführt, und oben werden sie in die senkrechten Bohrungen der Bausteine 5 des oberen Stockwerks 5 eingeführt, s. Fig. 2A. Dabei werden Stahlbolzen 2 mit einer Länge eingesetzt, die mindestens so groß ist, wie drei Schichten der Bausteine. Die Oberfläche der Stahlbolzen 2 wird mit einem abdämpfenden Werkstoff beschichtet, oder es werden dazwischen Dämpfungslagen eingefügt.

[0023] Auf die gleiche Weise wird auch die oberste Decke, welche das Dach des Gebäudes bildet (Fig. 2B), mittels Stahlbolzen 2 an tragenden Wänden und Innenwänden befestigt. Dabei kann der obere Teil der Stahlbolzen 2 eine beliebige Länge aufweisen, je nach Ausführung des Dachs 7 des Gebäudes.

[0024] An der gesamten Umfangslänge der tragenden Wände und Innenwände der Geschosszwischendecken 1 werden zylinderförmige Hohlräume 6 angeordnet. Die Stahlbolzen 2 dienen zur starren Befestigung von Stützelementen 3. Dabei erfolgt diese Befestigung auf halber Höhe der Dicke der Geschosszwischendecke 1, gemessen von der Bolzenmitte (Fig. 2C) aus.

[0025] Die Fugenfläche zwischen den erdbebensicheren Bausteinen wird mit einem abdämpfenden Werkstoff oder mit einer Dämpfungslage bedeckt.

[0026] Bei einem starken Erdbeben ermöglichen die Stahlbolzen eine elastische Deformation des Gebäudes an der Stelle, wo die Decken mit den Wänden zusammengefügt sind. Das ist dank der flexiblen Verbindung der tragenden Wände und der Innenwände mit den Geschosszwischendecken und der mit einem abdämpfenden Werkstoff oder mit Dämpfungslagen bedeckten Stahlbolzen möglich. Die elastische Deformation des Gebäudes ist allerdings nur innerhalb eines bestimmten Bereichs möglich. Der abdämpfende Werkstoff zwischen den Bausteinen und auf der Oberfläche der Stahlbolzen mindert die Stoßbelastungen, welche auf den Bausteinen entstehen. Dieser abdämpfende Werkstoff nimmt auch teilweise die Energie der seismischen Welle auf. Dadurch ist das aus erdbebensicheren Bausteinen nach diesem Verfahren gebaute Gebäude während des Erdbebens verformungsfähig und kann sich nach dem Erdbeben wiederherstellen, ohne dass irgendwelche Zerstörungen entstehen.

[0027] Zwischen dem Metallgerüst im unteren Teil des Gebäudes und seinem Fundament gibt es keine starre Verbindung. Dadurch gleitet das Gebäude zusammen mit dem Metallgerüst während des Erdbebens über die Oberfläche der festen Stützen. Die Stützen sind starr auf dem Gebäudefundament aufgestellt und zwar im Gegentakt zu den Erdbebenschwingungen. Dank diesem Gleiten werden die Beschleunigungen, welchen das Gebäude während des Erdbebens ausgesetzt wird, stark vermindert.

[0028] Dies verringert die mechanischen Belastungen auf das Gebäude und verhindert seine Zerstörung.

[0029] Das Vorhandensein des Metallgerüsts im unteren Teil des Gebäudes sowie die mechanische Kopplung zwischen den erdbebensicheren Bausteinen und allen anderen Bestandteilen des Gebäudes stellt die mechanische Integrität und gleichzeitig die Flexibilität des gesamten Gebäudeaufbaus sicher. Dank dieser Integrität und Flexibilität wird das Gebäude sogar bei mechanischen Beschädigungen am Fundament nicht zerstört, z.B. bei Verschiebungen von einem Teil des Fundaments 1 auf einen anderen Teil des Fundaments 2 entlang der Bruchlinie der Erdrinde, wenn die Bruchlinie das Gebäudefundament durchquert (Fig. 3).

[0030] In allen anderen Fällen verursacht diese Art von Erdrindeverlagerung eine komplette Zerstörung der Gebäude. Beim vorgeschlagenen Verfahren bedingt die freie Anordnung des einheitlichen Metallgerüsts 4 des Gebäudes auf den Stützen 5 des Fundaments das Gleiten der einzelnen Fundamentteile 1 und 2 auf den Stützen 5 in Bezug auf das Metallgerüst 4 des Gebäudes.

Stand der Technik

[0031] 

1. Ziegelmauerung für Wände und Trennwände KKT-3.0-3 (KTP für Bauindustrie), Moskau, Stroiizdat, 1979

2. Urheberschein der UdSSR Nr. 1604956, 1990, keine Verlagsangaben, Nr. 41

3. Patent der RF Nr. 2107134

4. Urheberschein der UdSSR Nr. 1472605, 1989, keine Verlagsangaben, Nr. 14

Ansprüche

1. Verfahren für eine erdbebensichere Bauweise mit der Mauerung von tragenden Wänden aus Bausteinen mit senkrechten Bohrungen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bausteine auf den freien Teil von Stahlbolzen (2) aufgesetzt werden, wobei die Stahlbolzen (2) am Umfang des gesamten Fundaments sowie an den lasttragenden und inneren Gebäudewänden angeordnet werden,
dass die Stahlbolzen (2) mit ihrem mittleren Teil in die Decke (1) eingebaut werden, wobei die Bausteine der tragenden Wände mit Geschosszwischendecken (1 - Fig. 2A) so zusammengefügt werden, dass diese Stahlbolzen (2) unten in die senkrechten Bohrungen der Bausteine (4) des unteren Stockwerkes und oben in die senkrechten Bohrungen der Bausteine (5) des oberen Stockwerkes eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf den freien Teil des Stahlbolzens (2) mindestens drei Mauerschichten aufgebracht werden, wobei die Stahlbolzen (2) auf dem Metallgerüst (1 - Fig. 1A) am Umfang des gesamten Fundaments sowie an den lasttragenden und inneren Gebäudewänden (3 - Fig. 1A) frei errichtet werden und
dass die Stützen auf der Oberfläche des Fundaments des Gebäudes angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stahlbolzen (2) in senkrechte zylinderförmige Hohlräume (6 - Fig. 2C) in den Geschosszwischendecken (1 - Fig. 2A) eingefügt werden, wobei die zylinderförmigen Hohlräume über die gesamte Umfangslänge angeordnet werden und dass dabei an diesen Stahlbolzen (2) in einer Höhe von der Hälfte der Dicke der Geschosszwischendecke (1 - Fig. 2A) ein Stützelement (3 - Fig. 2A) starr befestigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberfläche der Stahlbolzen (2), welche in Kontakt mit den senkrechten Bohrungen der Bausteine kommen, mit abdämpfendem Werkstoff beschichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Oberfläche der Stahlbolzen (2), welche in Kontakt mit den senkrechten Bohrungen der Bausteine kommen, mit Dämpfungseinlagen beschichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fugenflächen zwischen den Bausteinen mit dämpfendem Werkstoff versehen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fugenflächen zwischen den Bausteinen mit Dämpfungslagen beschichtet werden.

Zeichnung