高い構造緩衝性を有する支持構造
高い構造緩衝性を有し、簡単な構造を有し、および耐腐食性対策のために多くの費用を要求しない支持構造を完成させるために、少なくとも一つの支持要素（２）を有する支持構造（１）において、支持要素（２）が少なくとも一つの空洞部（５）および、この空洞部と通じる少なくとも一つのロッド（４）を備え、その際、空洞部（５）が物質で満たされており、その際、支持要素（２）が変形されると、ロッド（４）がその長手方向の延在に沿って支持要素（２）に対して相対的にスライド可能であり、その際、ロッド（４）が少なくとも一箇所において支持要素（２）に対してスライド不可能に固定されており、および、支持要素（２）に対する相対的スライドの発生の際に、このロッドがエネルギーを消散させるよう形成されている支持構造（１）が提案される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの支持要素を有する、請求項１の上位概念部に記載の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持構造は、例えば、高層建築物、煙突、塔、または橋であり得る。
【０００３】
一つの支持構造は、例えばロッド、ビーム、ディスク、またはプレートのような支持要素からなっている。一つの支持要素は、建築エンジニアリングの体系の適用範囲においては、少なくとも一つの受け部を備えている。受け部としては、支承部または基礎構造部が使用される。
【０００４】
支持構造内では、動的な影響（地震、風、橋の上を行く歩行者など）によって振動が励起されることがある。この振動を減少するための様々な方法が存在する。
・周波数状況の変更
振動を減少するために、カウンターメジャーとして固有周波数のスライドが考えられる。その結果、励起周波数の間隔は出来るだけ大きくなる。
・振動遮断
支承部の強度、緩衝性および重量を調整することによって、支持構造の固有周波数と、これに伴う振動の減少に影響を与えることができる。
・粘性の緩衝特性を有する振動緩衝部
振動緩衝部とは、支持構造にばねおよび緩衝要素によって連結された付加物であると解される。
・減衰器
減衰器とは、ばねによって支持構造に連結された付加物であると解される。
・構造緩衝性の変更
緩衝性の高さは、共振領域にある振動の減少に決定的な影響を与える。それは、建築材料中の緩衝性、部材および接続手段中の緩衝性、並びに支承部および建築基礎の間で異なる。
【０００５】
周波数状況の変更は、例えばある機械の運転より所定の周波数において、励起周波数がわかっているとき、振動減少のための優秀なメソッドである。建築の体系において、歩行者の橋およびスタンドの固有周波数を、歩行者または群集によって引き起こされる周波数領域からずらす試みが行われている。
【０００６】
振動遮断は、例えば振動が遮断された建築物において地震の際に発生する大きな水平方向のスライドを吸収し、および建築物から遮断するのは、大きな追加的コストを要する。
【０００７】
振動緩衝部および減衰器は、高い設置コストおよびメンテナンスコストの原因となる構造物である。
【０００８】
構造緩衝性を大きくすることは、共振領域にある支持構造の振動減少のため、および例えば地震の影響下におけるエネルギー消散のための適切なメソッドである。
【０００９】
地震によって供給されるエネルギーは、指示構造を振動させる。供給されるエネルギーの消散によるエネルギー吸収が、出来るだけ多くの箇所でオこなれ、および同時に垂直方向の負荷（自重および実用荷重）が確実に行われるとき、支持構造の破綻は回避されることができる。スチールから成る支持構造内では、例えば対角方向のロッドがビームに接続されることがある。地震負荷の結果としての支持構造の横方向の撓みの際に、ビーム内に塑性ヒンジを形成する。この塑性ヒンジ内では、周期的な塑性変形によってエネルギーが消散される。
【００１０】
クリスチャン・ペーターセンによる非特許文献１の第二章４３および４４頁には、支柱ブリッジの懸垂部のための構造緩衝性を高めるための対策が記載されている。二つのスチールロッドが、懸垂部（支持構造）に固定されており、および複数の箇所でビンディングによって懸垂部とスライド可能に接続されている。振動負荷の際には、摩擦力はビンディング内において、明らかに高められた構造緩衝性として作用する。ペーターセンは、彼によって記載された解決策は、技術的に実現困難であって、特に耐腐食性の面で問題があると記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「土木工学における振動緩衝」、クリスチャン・ペーターセン著、マウアー・ゼーネ出版、ミュンヘン、２００１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、高い構造緩衝性を有し、簡単な構造を有し、および耐腐食性対策のために多くの費用を要求しない支持構造を完成させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する支持構造によって解決される。
【００１４】
本発明に係る支持構造は、少なくとも一つの空洞部、およびこの空洞部と通じる少なくとも一つのロッドを有する少なくとも一つの支持要素を備えている。空洞部は、物質で満たされており、その際支持要素が変形されると、ロッドはその長手方向の延在に沿って支持要素に対して相対的にスライド可能である。その際、ロッドは少なくとも一箇所で支持要素にスライド不可能に固定されており、および支持要素に対する相対的スライドが発生する際に、これがエネルギーを消散するように形成されている。「消散する」は、熱へのエネルギー状態の移行であると介される。
【００１５】
本発明の実施形においては、支持要素は、少なくとも一つの空洞部を有している。この空洞部内にロッドは設けられる。空洞部内に設けられる各ロッドの全ての総計断面積は、この空洞部の断面積よりも小さく、および空洞部の残容積は、物質で満たされている。支持要素が変形されると、ロッドは、その長手方向の延在に沿って支持要素に対して相対的にスライド可能である。この形態によって高いエネルギー消散が達成可能である。更に、ロッドの高い変形可能性に対して、ロッドが、一箇所のみで支持要素に対してスライド不可能に固定されており、および、支持要素に対する相対的スライド発生の際に、これがエネルギーを消散するよう形成されていることが意図されることが可能である。
【００１６】
本発明に係る支持構造の特に簡単に製造可能な実施形においては、ロッドが管形状に形成されており、その内部空間内に空洞部を定め、この空洞部内に物質が収容される。その際、物質は流体として形成され、その際ロッドは、支持要素の変形の際に、空洞部の容積を変更し、これによって物質とロッドの間のスライドが生じる。
【００１７】
「ロッド」は、建築論上では、張力および圧縮力にみを吸収することができると定義される。当然ロッド内にはねじりモーメントも発生しうるが、これはビームと比較して著しく小さい程度である。本発明の意味におけるロッドとしては、円形または角型断面を有するスチールロッド、テンショニングワイヤーコード、相当の強度を有するスチールケーブル、スチールからなる中空輪郭、並びに、繊維強化材料からなるコードおよびワイヤーが考慮される。
【００１８】
ロッドを支持要素に対して唯一の箇所で固定することによって、および支持要素に対して長手方向に相対的にスライド可能な実施形によって、支持要素の変形の際にロッドと支持要素の間の相対的スライドが発生する。相対的スライドは、ロッドが支持要素に対して固定されている箇所ではゼロである。この固定箇所から間隔が開くにつれて、ロッドと支持要素の間の相対的スライドは大きくなる。支持構造への動的影響により、ロッドの各箇所において、ロッドと支持要素の間の相対的スライドが周的に発生する。
【００１９】
ロッド表面と支持要素の間には、例えば摩擦によってや、または空洞部内に存在する物質によって付着応力がもたらされ得る。付着応力・相対的スライドの関係の周期的連続によってエネルギーを消散する可能性が提供される。ロッドの実施形と、相対的スライドによって発生する付着応力に応じて、エネルギーはロッドに沿って消散される。良好な消散のために、ロッドが金属材料から成ることまたは繊維強化材料から成ることが推奨される。
【００２０】
ロッドと空洞部内表面の間の摩擦を高め、これによって消散を促進するために、ロッドの表面及び／又は空洞部の内表面が、リブ、ねじ山、パターン、ビードまたはインデントを有していると有利である。同じ目的のため、ロッドの表面に固定されるストリップ状、プリズム状またはシリンダー状の要素が使用可能である。
【００２１】
相当の消散を行うことを図るために、本発明の改良形では、空洞部の長さが、その最大の直径の少なくとも10倍であることが意図される。この意味において、空洞部がシリンダー状またはプリズム状の形状を有するとき、有利であることが証明された。
【００２２】
例えば、ロッドの断面の高さまたは直径は、１０ｍｍから２００ｍｍの間にあり、よって慣性半径は、２．５ｍｍから５８ｍｍの間にある。
【００２３】
ロッド表面と支持要素の間の空洞部の容積を満たす物質は、有利には流体、粒状材料、気体またはこれら物質の混合物からなる。
【００２４】
流体が、空洞部を満たす物質として使用されると、ロッドと支持要素の間の相対的スライドが発生する際に、流体中にせん断応力が伝えられる。せん断応力の発生とこれに伴う流体のスレッドの間の摩擦の発生は、エネルギー消散という結果に通じる。層流においても乱流においても、流れの運動エネルギーは熱へと移行される。
【００２５】
異なる粘性を有する流体、特に１０−６[m2/s]から１[m2/s]の間の動粘性を有する流体が、空洞を満たすための物質として適切である。例えば、室温において１０−６[m2/s]の動粘性を有する水や、室温において１０−２[m2/s]の動粘性を有するハイドロリックオイルが使用可能である。
【００２６】
緩衝要素のための、一つの有利な充填媒体はシリコンオイルである。シリコンオイルは、１０−６[m2/s]から１[m2/s]の間の動粘性を有する広い適用範囲に対して製造される。メチルシリコンオイルは、特に意味がある。これは、色が無く、においが無く、有毒でなく、および疎水性である。これは、酸およびアルカリに対して高い耐性を有する。これは、周辺温度において、実質的に揮発性でない。融点は、−５０°Cであり、引火点は２５０°Ｃであって、および着火温度は、略４００°Ｃである。密度は、略９７０ｋｇ/ｍ３である。
【００２７】
メチルシリコンオイルは、広い粘性範囲を有しており、およびこの粘性は温度にあまり依存しない。別の特徴は、高い圧縮性である。これによって、高い圧力要求下においても、シリコンオイルの効果の危険性が無い。
【００２８】
粒状の物質からなる空洞部を満たす物質は、例えば、砂、砂利、スチール球、プラスチック球、アルミニウム球またはプラスチックカバーを有する金属球を含む。固体の充填物質、例えば粒状材料と流体のコンビネーションも、空洞部を満たす物質として適している。
【００２９】
気体状の充填媒体としては、特に空気または窒素が使用可能である。
【００３０】
充填媒体としては、揺変性の流体もまた使用可能である。多くの非ニュートン流体中では、機械的要求の際に粘性が減少する。要求が無くなった後に、出力粘性は再び上昇する。
【００３１】
本発明に係る指示構造を良好に維持するために、ロッド及び／又は物質が交換可能であることができる。
【００３２】
コロージョンを回避し、または汚染が空洞部に入り込むのを回避するために、空洞部が密に密閉可能であると有利である。
【００３３】
ロッドが案内されている空洞部の少なくとも一部がカーブを有すると、ロッドによる消散を更に高めることが図られる。
【００３４】
本発明に係る指示構造の有利な実施形においては、支持要素内の空洞部が、支持要素の重心軸に対して感覚を空けて設けられている。間隔が大きく選択されるほど、ロッドの相対的スライド性が上がるとともに、消散も高められる。
【００３５】
発明に従う支持構造中の振動の良好な緩衝は、自身の重心軸に沿う支持構造の寸法が、重心軸に直行して設けられる断面におけるものより１０倍大きいとき、および支持要素が支持構造の重心軸に対して間隔をあけておりおよび略平行に設けられているとき達成される。
【００３６】
本発明の有利な実施形においては、支持要素がコンクリートまたはレンガ壁からなっており、その際空洞部は被覆管によって形成されている。被覆管は、支持要素の製造の間に、コンクリートまたはレンガ壁内にもたらされる。
【００３７】
摩擦を更に高めるために、空洞部の方を向いた被覆管の表面、及び／又は、支持要素の方を向いた被覆管の表面が、リブ、パターン、ビードまたはインデントを有していると有利である。
【００３８】
本発明に係る支持構造のさらに有利な実施形は、ロッドが支持要素の外側で中空輪郭内に設けられており、中空輪郭が支持要素に隣接して設けられ、および少なくとも三箇所でこれと堅固に接続されており、ロッドの断面積が、中空輪郭の内部断面積よりも小さく、および中空輪郭中の残容積が物質で満たされていることを特徴としている。
【００３９】
発明にしたがい、以下に添付の図面中に表された実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】支持要素内に設けられた空洞部を有する支持構造の断面図
【図２】図１のセンII-IIに沿う断面の図
【図３】支持要素内に組み込まれたロッドを有する図１の支持構造１の断面図。このロッドは支持構造１の受け部に固定部を有している。
【図４】図３の支持構造の断面図。変形した状態の図。
【図５】ロッドと支持要素の間のロッドに沿った相対的スライドΔの推移。
【図６】ロッドに沿ったせん断応力τの推移
【図７】ロッドに沿った張力Zの推移
【図８】各負荷サイクルにおいてエネルギーを消散する物質の、せん断応力τと相対的スライドΔの関係。その際、τ-Δの関係は弾性・塑性比率によって特徴づけられる。
【図９】各負荷サイクルにおいてエネルギーを消散する物質の、せん断応力τと相対的スライドΔの関係。その際、τ-Δの関係は粘性比率によって特徴づけられる。
【図１０】図３の線Ｘ−Ｘに沿った断面
【図１１】ロッドの上端部に固定部を有する支持構造の、図３に対応する断面図
【図１２】図１１の支持構造の断面図。変形された状態。
【図１３】支持構造の外側に設けられた中空輪郭を有する支持構造の別の実施形。この中空輪郭の中にはロッドが存在している。
【図１４】図１３の支持構造の断面。変形された状態の図。
【図１５】図１３の線ＸＶ−ＸＶに沿う断面の図
【図１６】ロッド中央に固定部有するロッドを有する支持構造の別の実施形
【図１７】図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面の図
【図１８】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれたロッドからなる支持構造の図
【図１９】図１８に対応する支持構造の図。壁部内に組み込まれた５つのロッドを有する。
【図２０】図１９の線ＸＸ−ＸＸに沿う断面図
【図２１】図２０の線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿う断面図
【図２２】支柱ブリッジの図
【図２３】支柱ブリッジの懸垂部の図。接続された中空輪郭を有しており、この中空輪郭内にロッドが設けられている。
【図２４】図２２または図２３の線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿った断面図
【図２５】支持構造内部に設けられた中空輪郭を有する別の支持構造の図。この中空輪郭内にロッドが存在している。
【図２６】図２５の支持構造の断面。変形された状態。
【図２７】図２５の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿った断面の図
【図２８】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれたロッドからなる他の支持構造の図。
【図２９】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれた管形状のロッドからなる支持構造の図。
【図３０】図２９の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿った断面の図。
【図３１】図３０の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った断面の図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の説明は、まず図１から図１０と関係してなさる。
【００４２】
上端部に加えられる力F(t) の受容のための支持構造１が、図１に変形されていない状態（F(t) = 0）で表されている。この支持構造１の支持要素２は、ロッドおよびビームからなっている。鋼管として形成される支持構造２内には、空洞部５が存在している。支持構造１の重心軸は９で表され、および支持要素２の重心軸は８で表されている。支持構造の受け部２１として基礎部１６が使用される。図２は、空洞部５を有する支持要素２の断面を示している。
【００４３】
図３には、図１の支持構造１の断面が、組み込まれたロッド４を有して、および空洞部５の残容積を物質６により満たして表されている。ロッド４は、受け部２１において固定部３とスライド不可能に固定されている。良好な理解のために、固定部３から出発して、ロッド４に沿って経路座標ｘが導入されている。ロッド２の長さは、図３においてｌで表されている。
【００４４】
図４のように支持構造１は力F(t) によって変形する。この力は、時間的に変化する値を有している。組み込まれたロッド４を有する支持要素２は、引伸ばされおよび同時に短縮されることによって、図４に表されるように変形する。反対の方向に加えられる力F(t) において、支持要素２は押し付けられ、よって短縮される。空洞部５が物質によって満たされており、およびロッド４と支持要素２の間の摩擦がゼロであったならば、ロッド４は、支持要素２の変形の際にゆがめられるのみであり、その長さは変化せず、および押し付けられた変形の結果としての従属する曲げ応力のみを有する。ロッド４の各断面における標準応力の合計は、ゼロである。つまり、ロッド４における垂直力はゼロである。支持要素２とロッド４の変形の際に物質６中に引き起こされる応力の値に応じて、ロッド２中に標準応力が発生する。ロッド４の任意断面にわたるこれら標準応力の合計または積分は、ロッド４中の垂直力に相当し、およびゼロである。
【００４５】
図４においては、ロッド４が支持要素２中で物質６によって取囲まれている。支持要素1に力F(t) でもって負荷を加えると、ロッド４中における垂直力も発生するし、ロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔ(x)も発生する。
【００４６】
ロッド４に沿う、相対的スライドΔ(x)のある推移が図５に表されている。相対的スライドτ(x)の結果として発生するロッド４の表面のせん断応力τ(x)は、図６に表されている。ロッド４の表面にわたるせん断応力τ(x)の積分は、図７に表されるロッド４に沿った垂直力N(x)の推移を生じる。図４に示された例に対して、垂直力N(x)は張力である。
【００４７】
相対的スライドΔとせん断応力τの間のある関係が負荷サイクルとして図８に表されている。図８に表されるτ-Δの関係は、弾性・塑性材料関係を有している。周期的に発生する相対的スライドΔによってエネルギーは消散される。負荷サイクルでのτ-Δの関係中における面積Ａの値は、消散するエネルギーの尺度である。線型的なτ- Δ関係においては、エネルギーは消散されない。
【００４８】
相対的スライドΔとせん断応力τの間の別のある関係が図９にあらわされている。図９にあらわされるτ-Δ関係は、粘性の材料関係を有している。
【００４９】
図１０は、ロッド４、支持要素２および物質６の断面を示している。τ-Δ関係の実際の形は、尺度として、ロッド４と支持要素２の表面の特性によっておよび物質６の材料選択によって影響される。図８および９にあらわされるτ-Δ関係は、単に例示的な材料モデルとして理解される。物質６のバリエーションおよびロッド４と支持要素２の表面によって、多くの異なるτ-Δ関係が確立可能である。
【００５０】
本発明の第二の実施例に係る支持構造１が、図１１および１２に表されている。ロッド４と支持要素２のスライド不可能な固定のための固定部３は、この例においては支持要素２の上端部に設けられている。支持要素１の変形の際には、力F(t)によってロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔが発生する。相対的スライドΔの最大値は、ｘ＝０の箇所で発生する。
【００５１】
本発明の第三の実施例に係る支持構造１が、図１３から１５に表されている。この支持構造１は、壁部１５からなっており、および水平に加えられる力F(t)によって上端部に負荷を加えられている。支持構造１は、ディスクによって形成される唯一の支持要素２からなっている。支持構造１の右方の外側には、中空輪郭１０が固定部１１によって接続されている。中空輪郭１０の中には、ロッド４が設けられており、このロッドは固定部３によって基礎部１６と接続されている。本発明に係る支持構造１のこの例において示される実施形は、存在している支持要素２にロッド４の中空輪郭１０と物質６を取り付けることによって作り出される。中空輪郭１０は、鋼管またはプラスチック管から成ることが可能である。
【００５２】
本発明に係る支持構造１の第四の実施形が、図１６および１７に表されている。この時事構造１は、ビームによって形成される唯一の支持要素２からなっている。支持構造１および支持要素２の重心軸８，９は、よってこの例においては同一物である。被覆管７によって、鉄筋コンクリートかなる支持構造１中に空洞部５が設けられる。被覆管７は、ＰＳコンクリート構造の通常リブ状とされるかまたは波状とされる薄鋼板からなる。図１６は、ロッド４を空洞部５に導入した後の組立て状態を示す。ロッド４は、固定部３によって中央で支持要素２と接続されている。図１６および１７中において表されていない後の組立ステップにおいて、空洞部５は物質６によって充填される。
【００５３】
本発明に係る支持構造１の第五の実施例が、図１８に表されている。支持構造１は、複数の支持要素２、詳しく言うと、壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブを有する空洞部５が設けられている。丸められた空洞部５の中に設けられるロッド４は、支持構造１の変形の際に、ロッド４と支持要素２の間の摩擦力によって負荷を受ける。例えば地震による支持構造１の動的な負荷の際には、摩擦力によってエネルギーが消散される。図１８に表される支持構造１の順当な機能のためには、空洞部５の直径と、軸方向強度およびたわみ強度が互いに調和されており、よって負荷サイクル中において圧力垂直力がロッド４中に作用し、ロッド４が折れ曲がることがないということが重要である。ロッド４は、圧力負荷の際に、支持要素２の表面にあてがわれるが、局所的な折れ曲がりによって破損すべきではない。
【００５４】
本発明に係る支持構造１の第六の実施形が、図１９から２１に表されている。図１９に表される支持構造１の支持要素２は、図１８の支持構造に相当する。壁部１５中には、五つの空洞部５が設けられており、これら空洞部は壁部１５を鉄筋コンクリートから製造する際に、被覆管７を挿入することにより設けられる。空洞部５中には、ロッド４が挿入される。このロッドには、白板１２が溶接されている。図２１に表されているように、ロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔの際に、高いせん断応力τを作用させるために、白板は穴部を有している。被覆管７は、両側にリブを有しており、一方で、被覆管７と支持要素２または壁部１５の間のスライド不可能な接続を確実なものとし、および他方で、ロッド４と支持要素２の間の高いせん断応力τを促進する。
【００５５】
本発明に係る支持構造１の支柱ブリッジ１７形式の第七の実施形が、図２２から２４に表されている。図２２は、ブリッジ支持部１９、アーチ部１８、懸垂部２０および受け部２１からなる支柱ブリッジ１７を示す。懸垂部２０は、丸い鋼パターンからなる。この鋼パターンは、固定部１１によって中空輪郭１０と接続されている。中空輪郭１０中には、ロッド４および物質６が設けられている。ロッド４は、固定部３によってブリッジ支持部１９とスライド不可能に接続されている。ロッド４と支持要素２または懸垂部２０の間の相対的スライドΔの際に発生する高い構造緩衝性は、風によって引き起こされる懸垂部２０の振動を減少させる。
【００５６】
本発明に係る支持構造１の第八の実施形が図２５から２７に表されている。図２５から２７に表される支持構造１の図１１および１２による支持構造１に対する相違点は、支持要素２の内部に中空輪郭１０が設けられ、この中空輪郭が支持要素２と接続されていない点にある。よって支持構造１の変形の際には、力F(t)によってロッド２と中空輪郭１０の間の相対的スライドΔが発生する。この相対的スライドは、ロッドの長さにわたって一定である。ロッド２に沿って一定の値で発生する相対的スライドΔによって、ここでもまた物質６とロッド２および中空輪郭１０の表面に依存するτ-Δ関係に依存して、ロッド長さにそって変化する相対的スライドΔを有する、図１１および１２の例中におけるものよりも大きなエネルギー消散がロッド長さにそって発生する。
【００５７】
図１８のそれに類似する、本発明に係る支持構造１のさらなる実施形が図２８に表されている。この支持構造１は、複数の支持要素２、詳しく言うと壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブおよび空洞部を有する管７が設けられている。管７の空洞部には、ロッド４が設けられている。このロッド４は、表されているように、図２０に表される薄板を有するロッド４の断面形状を有している。さらに代替として、ロッド４は、図１０に表されるような断面形状を有することも可能である。管７もロッド４も両端部において固定部３によって固定されている。管７は、物質６によって満たされている。図１８の実施形に対して異なり、この実施形においては、動的な負荷の際に物質６は、管７およびロッド４に対して相対的にスライドし、これによってエネルギーを消散する。物質６は、好ましくは流体または粘性材料である。
【００５８】
本発明に係る支持構造1のさらに別の実施形が、図２９から３１に表されている。この支持構造１も、複数の支持要素２、詳しく言うと壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブを有する管７が設けられている。管７は流体の物質６によって満たされている。その点で、この実施形は図２８のそれと類似している。管７は、一方の端部を固定部３により固定される。しかしまた両方の端部を固定されることも可能である。別の固定部が、例えばジョイント部に設けられることが可能である。例えば、管７を支持要素２中でコンクリート中に入れることもまた可能である、というのはその際、支持要素２の動的な負荷の際に、管７と支持要素２の間により小さな相対的スライドが発生するからである。図２８の実施形に対して異なり、本実施形の場合、管７がロッド４の機能も担う。言い換えると、管７は管形状のロッド４として設けられることが可能である。動的な負荷の際には、壁部１５と管形状のロッド４が変形し、および伸ばされ、および／または押し付けられる。その際、物質６は関係上のロッド４に対してスライドする、というのは流体の物質６の体積は一定のままであるからであり、しかし管７またはロッド４中の空洞部の体積が変化するからである。
【符号の説明】
【００５９】
1 支持構造
2 支持要素
3 固定部
4 ロッド
5 空洞部
6 物質
7 被覆管
8 支持要素の重心軸
9 支持構造の重心軸
10 中空輪郭
11 中空輪郭の固定部
12 薄板
13 支柱
14 ビーム
15 壁部
16 基礎部
17 支柱ブリッジ
18 アーチ部
19 ブリッジ支持部
20 懸垂部
21 受け部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの支持要素を有する、請求項１の上位概念部に記載の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持構造は、例えば、高層建築物、煙突、塔、または橋であり得る。
【０００３】
一つの支持構造は、例えばロッド、ビーム、ディスク、またはプレートのような支持要素からなっている。一つの支持要素は、建築エンジニアリングの体系の適用範囲においては、少なくとも一つの受け部を備えている。受け部としては、支承部または基礎構造部が使用される。
【０００４】
支持構造内では、動的な影響（地震、風、橋の上を行く歩行者など）によって振動が励起されることがある。この振動を減少するための様々な方法が存在する。
・周波数状況の変更
振動を減少するために、カウンターメジャーとして固有周波数のスライドが考えられる。その結果、励起周波数の間隔は出来るだけ大きくなる。
・振動遮断
支承部の強度、緩衝性および重量を調整することによって、支持構造の固有周波数と、これに伴う振動の減少に影響を与えることができる。
・粘性の緩衝特性を有する振動緩衝部
振動緩衝部とは、支持構造にばねおよび緩衝要素によって連結された付加物であると解される。
・減衰器
減衰器とは、ばねによって支持構造に連結された付加物であると解される。
・構造緩衝性の変更
緩衝性の高さは、共振領域にある振動の減少に決定的な影響を与える。それは、建築材料中の緩衝性、部材および接続手段中の緩衝性、並びに支承部および建築基礎の間で異なる。
【０００５】
周波数状況の変更は、例えばある機械の運転より所定の周波数において、励起周波数がわかっているとき、振動減少のための優秀なメソッドである。建築の体系において、歩行者の橋およびスタンドの固有周波数を、歩行者または群集によって引き起こされる周波数領域からずらす試みが行われている。
【０００６】
振動遮断は、例えば振動が遮断された建築物において地震の際に発生する大きな水平方向のスライドを吸収し、および建築物から遮断するのは、大きな追加的コストを要する。
【０００７】
振動緩衝部および減衰器は、高い設置コストおよびメンテナンスコストの原因となる構造物である。
【０００８】
構造緩衝性を大きくすることは、共振領域にある支持構造の振動減少のため、および例えば地震の影響下におけるエネルギー消散のための適切なメソッドである。
【０００９】
地震によって供給されるエネルギーは、指示構造を振動させる。供給されるエネルギーの消散によるエネルギー吸収が、出来るだけ多くの箇所でオこなれ、および同時に垂直方向の負荷（自重および実用荷重）が確実に行われるとき、支持構造の破綻は回避されることができる。スチールから成る支持構造内では、例えば対角方向のロッドがビームに接続されることがある。地震負荷の結果としての支持構造の横方向の撓みの際に、ビーム内に塑性ヒンジを形成する。この塑性ヒンジ内では、周期的な塑性変形によってエネルギーが消散される。
【００１０】
クリスチャン・ペーターセンによる非特許文献１の第二章４３および４４頁には、支柱ブリッジの懸垂部のための構造緩衝性を高めるための対策が記載されている。二つのスチールロッドが、懸垂部（支持構造）に固定されており、および複数の箇所でビンディングによって懸垂部とスライド可能に接続されている。振動負荷の際には、摩擦力はビンディング内において、明らかに高められた構造緩衝性として作用する。ペーターセンは、彼によって記載された解決策は、技術的に実現困難であって、特に耐腐食性の面で問題があると記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「土木工学における振動緩衝」、クリスチャン・ペーターセン著、マウアー・ゼーネ出版、ミュンヘン、２００１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、高い構造緩衝性を有し、簡単な構造を有し、および耐腐食性対策のために多くの費用を要求しない支持構造を完成させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する支持構造によって解決される。
【００１４】
本発明に係る支持構造は、少なくとも一つの空洞部、およびこの空洞部と通じる少なくとも一つのロッドを有する少なくとも一つの支持要素を備えている。空洞部は、物質で満たされており、その際支持要素が変形されると、ロッドはその長手方向の延在に沿って支持要素に対して相対的にスライド可能である。その際、ロッドは少なくとも一箇所で支持要素にスライド不可能に固定されており、および支持要素に対する相対的スライドが発生する際に、これがエネルギーを消散するように形成されている。「消散する」は、熱へのエネルギー状態の移行であると介される。
【００１５】
本発明の実施形においては、支持要素は、少なくとも一つの空洞部を有している。この空洞部内にロッドは設けられる。空洞部内に設けられる各ロッドの全ての総計断面積は、この空洞部の断面積よりも小さく、および空洞部の残容積は、物質で満たされている。支持要素が変形されると、ロッドは、その長手方向の延在に沿って支持要素に対して相対的にスライド可能である。この形態によって高いエネルギー消散が達成可能である。更に、ロッドの高い変形可能性に対して、ロッドが、一箇所のみで支持要素に対してスライド不可能に固定されており、および、支持要素に対する相対的スライド発生の際に、これがエネルギーを消散するよう形成されていることが意図されることが可能である。
【００１６】
本発明に係る支持構造の特に簡単に製造可能な実施形においては、ロッドが管形状に形成されており、その内部空間内に空洞部を定め、この空洞部内に物質が収容される。その際、物質は流体として形成され、その際ロッドは、支持要素の変形の際に、空洞部の容積を変更し、これによって物質とロッドの間のスライドが生じる。
【００１７】
「ロッド」は、建築論上では、張力および圧縮力にみを吸収することができると定義される。当然ロッド内にはねじりモーメントも発生しうるが、これはビームと比較して著しく小さい程度である。本発明の意味におけるロッドとしては、円形または角型断面を有するスチールロッド、テンショニングワイヤーコード、相当の強度を有するスチールケーブル、スチールからなる中空輪郭、並びに、繊維強化材料からなるコードおよびワイヤーが考慮される。
【００１８】
ロッドを支持要素に対して唯一の箇所で固定することによって、および支持要素に対して長手方向に相対的にスライド可能な実施形によって、支持要素の変形の際にロッドと支持要素の間の相対的スライドが発生する。相対的スライドは、ロッドが支持要素に対して固定されている箇所ではゼロである。この固定箇所から間隔が開くにつれて、ロッドと支持要素の間の相対的スライドは大きくなる。支持構造への動的影響により、ロッドの各箇所において、ロッドと支持要素の間の相対的スライドが周的に発生する。
【００１９】
ロッド表面と支持要素の間には、例えば摩擦によってや、または空洞部内に存在する物質によって付着応力がもたらされ得る。付着応力・相対的スライドの関係の周期的連続によってエネルギーを消散する可能性が提供される。ロッドの実施形と、相対的スライドによって発生する付着応力に応じて、エネルギーはロッドに沿って消散される。良好な消散のために、ロッドが金属材料から成ることまたは繊維強化材料から成ることが推奨される。
【００２０】
ロッドと空洞部内表面の間の摩擦を高め、これによって消散を促進するために、ロッドの表面及び／又は空洞部の内表面が、リブ、ねじ山、パターン、ビードまたはインデントを有していると有利である。同じ目的のため、ロッドの表面に固定されるストリップ状、プリズム状またはシリンダー状の要素が使用可能である。
【００２１】
相当の消散を行うことを図るために、本発明の改良形では、空洞部の長さが、その最大の直径の少なくとも10倍であることが意図される。この意味において、空洞部がシリンダー状またはプリズム状の形状を有するとき、有利であることが証明された。
【００２２】
例えば、ロッドの断面の高さまたは直径は、１０ｍｍから２００ｍｍの間にあり、よって慣性半径は、２．５ｍｍから５８ｍｍの間にある。
【００２３】
ロッド表面と支持要素の間の空洞部の容積を満たす物質は、有利には流体、粒状材料、気体またはこれら物質の混合物からなる。
【００２４】
流体が、空洞部を満たす物質として使用されると、ロッドと支持要素の間の相対的スライドが発生する際に、流体中にせん断応力が伝えられる。せん断応力の発生とこれに伴う流体のスレッドの間の摩擦の発生は、エネルギー消散という結果に通じる。層流においても乱流においても、流れの運動エネルギーは熱へと移行される。
【００２５】
異なる粘性を有する流体、特に１０−６[m2/s]から１[m2/s]の間の動粘性を有する流体が、空洞を満たすための物質として適切である。例えば、室温において１０−６[m2/s]の動粘性を有する水や、室温において１０−２[m2/s]の動粘性を有するハイドロリックオイルが使用可能である。
【００２６】
緩衝要素のための、一つの有利な充填媒体はシリコンオイルである。シリコンオイルは、１０−６[m2/s]から１[m2/s]の間の動粘性を有する広い適用範囲に対して製造される。メチルシリコンオイルは、特に意味がある。これは、色が無く、においが無く、有毒でなく、および疎水性である。これは、酸およびアルカリに対して高い耐性を有する。これは、周辺温度において、実質的に揮発性でない。融点は、−５０°Cであり、引火点は２５０°Ｃであって、および着火温度は、略４００°Ｃである。密度は、略９７０ｋｇ/ｍ３である。
【００２７】
メチルシリコンオイルは、広い粘性範囲を有しており、およびこの粘性は温度にあまり依存しない。別の特徴は、高い圧縮性である。これによって、高い圧力要求下においても、シリコンオイルの効果の危険性が無い。
【００２８】
粒状の物質からなる空洞部を満たす物質は、例えば、砂、砂利、スチール球、プラスチック球、アルミニウム球またはプラスチックカバーを有する金属球を含む。固体の充填物質、例えば粒状材料と流体のコンビネーションも、空洞部を満たす物質として適している。
【００２９】
気体状の充填媒体としては、特に空気または窒素が使用可能である。
【００３０】
充填媒体としては、揺変性の流体もまた使用可能である。多くの非ニュートン流体中では、機械的要求の際に粘性が減少する。要求が無くなった後に、出力粘性は再び上昇する。
【００３１】
本発明に係る指示構造を良好に維持するために、ロッド及び／又は物質が交換可能であることができる。
【００３２】
コロージョンを回避し、または汚染が空洞部に入り込むのを回避するために、空洞部が密に密閉可能であると有利である。
【００３３】
ロッドが案内されている空洞部の少なくとも一部がカーブを有すると、ロッドによる消散を更に高めることが図られる。
【００３４】
本発明に係る指示構造の有利な実施形においては、支持要素内の空洞部が、支持要素の重心軸に対して感覚を空けて設けられている。間隔が大きく選択されるほど、ロッドの相対的スライド性が上がるとともに、消散も高められる。
【００３５】
発明に従う支持構造中の振動の良好な緩衝は、自身の重心軸に沿う支持構造の寸法が、重心軸に直行して設けられる断面におけるものより１０倍大きいとき、および支持要素が支持構造の重心軸に対して間隔をあけておりおよび略平行に設けられているとき達成される。
【００３６】
本発明の有利な実施形においては、支持要素がコンクリートまたはレンガ壁からなっており、その際空洞部は被覆管によって形成されている。被覆管は、支持要素の製造の間に、コンクリートまたはレンガ壁内にもたらされる。
【００３７】
摩擦を更に高めるために、空洞部の方を向いた被覆管の表面、及び／又は、支持要素の方を向いた被覆管の表面が、リブ、パターン、ビードまたはインデントを有していると有利である。
【００３８】
本発明に係る支持構造のさらに有利な実施形は、ロッドが支持要素の外側で中空輪郭内に設けられており、中空輪郭が支持要素に隣接して設けられ、および少なくとも三箇所でこれと堅固に接続されており、ロッドの断面積が、中空輪郭の内部断面積よりも小さく、および中空輪郭中の残容積が物質で満たされていることを特徴としている。
【００３９】
発明にしたがい、以下に添付の図面中に表された実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】支持要素内に設けられた空洞部を有する支持構造の断面図
【図２】図１のセンII-IIに沿う断面の図
【図３】支持要素内に組み込まれたロッドを有する図１の支持構造１の断面図。このロッドは支持構造１の受け部に固定部を有している。
【図４】図３の支持構造の断面図。変形した状態の図。
【図５】ロッドと支持要素の間のロッドに沿った相対的スライドΔの推移。
【図６】ロッドに沿ったせん断応力τの推移
【図７】ロッドに沿った張力Zの推移
【図８】各負荷サイクルにおいてエネルギーを消散する物質の、せん断応力τと相対的スライドΔの関係。その際、τ-Δの関係は弾性・塑性比率によって特徴づけられる。
【図９】各負荷サイクルにおいてエネルギーを消散する物質の、せん断応力τと相対的スライドΔの関係。その際、τ-Δの関係は粘性比率によって特徴づけられる。
【図１０】図３の線Ｘ−Ｘに沿った断面
【図１１】ロッドの上端部に固定部を有する支持構造の、図３に対応する断面図
【図１２】図１１の支持構造の断面図。変形された状態。
【図１３】支持構造の外側に設けられた中空輪郭を有する支持構造の別の実施形。この中空輪郭の中にはロッドが存在している。
【図１４】図１３の支持構造の断面。変形された状態の図。
【図１５】図１３の線ＸＶ−ＸＶに沿う断面の図
【図１６】ロッド中央に固定部有するロッドを有する支持構造の別の実施形
【図１７】図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面の図
【図１８】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれたロッドからなる支持構造の図
【図１９】図１８に対応する支持構造の図。壁部内に組み込まれた５つのロッドを有する。
【図２０】図１９の線ＸＸ−ＸＸに沿う断面図
【図２１】図２０の線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿う断面図
【図２２】支柱ブリッジの図
【図２３】支柱ブリッジの懸垂部の図。接続された中空輪郭を有しており、この中空輪郭内にロッドが設けられている。
【図２４】図２２または図２３の線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿った断面図
【図２５】支持構造内部に設けられた中空輪郭を有する別の支持構造の図。この中空輪郭内にロッドが存在している。
【図２６】図２５の支持構造の断面。変形された状態。
【図２７】図２５の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿った断面の図
【図２８】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれたロッドからなる他の支持構造の図。
【図２９】支柱、ビームおよび、壁部内に丸められて組み込まれた管形状のロッドからなる支持構造の図。
【図３０】図２９の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿った断面の図。
【図３１】図３０の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った断面の図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の説明は、まず図１から図１０と関係してなさる。
【００４２】
上端部に加えられる力F(t) の受容のための支持構造１が、図１に変形されていない状態（F(t) = 0）で表されている。この支持構造１の支持要素２は、ロッドおよびビームからなっている。鋼管として形成される支持構造２内には、空洞部５が存在している。支持構造１の重心軸は９で表され、および支持要素２の重心軸は８で表されている。支持構造の受け部２１として基礎部１６が使用される。図２は、空洞部５を有する支持要素２の断面を示している。
【００４３】
図３には、図１の支持構造１の断面が、組み込まれたロッド４を有して、および空洞部５の残容積を物質６により満たして表されている。ロッド４は、受け部２１において固定部３とスライド不可能に固定されている。良好な理解のために、固定部３から出発して、ロッド４に沿って経路座標ｘが導入されている。ロッド２の長さは、図３においてｌで表されている。
【００４４】
図４のように支持構造１は力F(t) によって変形する。この力は、時間的に変化する値を有している。組み込まれたロッド４を有する支持要素２は、引伸ばされおよび同時に短縮されることによって、図４に表されるように変形する。反対の方向に加えられる力F(t) において、支持要素２は押し付けられ、よって短縮される。空洞部５が物質によって満たされており、およびロッド４と支持要素２の間の摩擦がゼロであったならば、ロッド４は、支持要素２の変形の際にゆがめられるのみであり、その長さは変化せず、および押し付けられた変形の結果としての従属する曲げ応力のみを有する。ロッド４の各断面における標準応力の合計は、ゼロである。つまり、ロッド４における垂直力はゼロである。支持要素２とロッド４の変形の際に物質６中に引き起こされる応力の値に応じて、ロッド２中に標準応力が発生する。ロッド４の任意断面にわたるこれら標準応力の合計または積分は、ロッド４中の垂直力に相当し、およびゼロである。
【００４５】
図４においては、ロッド４が支持要素２中で物質６によって取囲まれている。支持要素1に力F(t) でもって負荷を加えると、ロッド４中における垂直力も発生するし、ロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔ(x)も発生する。
【００４６】
ロッド４に沿う、相対的スライドΔ(x)のある推移が図５に表されている。相対的スライドτ(x)の結果として発生するロッド４の表面のせん断応力τ(x)は、図６に表されている。ロッド４の表面にわたるせん断応力τ(x)の積分は、図７に表されるロッド４に沿った垂直力N(x)の推移を生じる。図４に示された例に対して、垂直力N(x)は張力である。
【００４７】
相対的スライドΔとせん断応力τの間のある関係が負荷サイクルとして図８に表されている。図８に表されるτ-Δの関係は、弾性・塑性材料関係を有している。周期的に発生する相対的スライドΔによってエネルギーは消散される。負荷サイクルでのτ-Δの関係中における面積Ａの値は、消散するエネルギーの尺度である。線型的なτ- Δ関係においては、エネルギーは消散されない。
【００４８】
相対的スライドΔとせん断応力τの間の別のある関係が図９にあらわされている。図９にあらわされるτ-Δ関係は、粘性の材料関係を有している。
【００４９】
図１０は、ロッド４、支持要素２および物質６の断面を示している。τ-Δ関係の実際の形は、尺度として、ロッド４と支持要素２の表面の特性によっておよび物質６の材料選択によって影響される。図８および９にあらわされるτ-Δ関係は、単に例示的な材料モデルとして理解される。物質６のバリエーションおよびロッド４と支持要素２の表面によって、多くの異なるτ-Δ関係が確立可能である。
【００５０】
本発明の第二の実施例に係る支持構造１が、図１１および１２に表されている。ロッド４と支持要素２のスライド不可能な固定のための固定部３は、この例においては支持要素２の上端部に設けられている。支持要素１の変形の際には、力F(t)によってロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔが発生する。相対的スライドΔの最大値は、ｘ＝０の箇所で発生する。
【００５１】
本発明の第三の実施例に係る支持構造１が、図１３から１５に表されている。この支持構造１は、壁部１５からなっており、および水平に加えられる力F(t)によって上端部に負荷を加えられている。支持構造１は、ディスクによって形成される唯一の支持要素２からなっている。支持構造１の右方の外側には、中空輪郭１０が固定部１１によって接続されている。中空輪郭１０の中には、ロッド４が設けられており、このロッドは固定部３によって基礎部１６と接続されている。本発明に係る支持構造１のこの例において示される実施形は、存在している支持要素２にロッド４の中空輪郭１０と物質６を取り付けることによって作り出される。中空輪郭１０は、鋼管またはプラスチック管から成ることが可能である。
【００５２】
本発明に係る支持構造１の第四の実施形が、図１６および１７に表されている。この時事構造１は、ビームによって形成される唯一の支持要素２からなっている。支持構造１および支持要素２の重心軸８，９は、よってこの例においては同一物である。被覆管７によって、鉄筋コンクリートかなる支持構造１中に空洞部５が設けられる。被覆管７は、ＰＳコンクリート構造の通常リブ状とされるかまたは波状とされる薄鋼板からなる。図１６は、ロッド４を空洞部５に導入した後の組立て状態を示す。ロッド４は、固定部３によって中央で支持要素２と接続されている。図１６および１７中において表されていない後の組立ステップにおいて、空洞部５は物質６によって充填される。
【００５３】
本発明に係る支持構造１の第五の実施例が、図１８に表されている。支持構造１は、複数の支持要素２、詳しく言うと、壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブを有する空洞部５が設けられている。丸められた空洞部５の中に設けられるロッド４は、支持構造１の変形の際に、ロッド４と支持要素２の間の摩擦力によって負荷を受ける。例えば地震による支持構造１の動的な負荷の際には、摩擦力によってエネルギーが消散される。図１８に表される支持構造１の順当な機能のためには、空洞部５の直径と、軸方向強度およびたわみ強度が互いに調和されており、よって負荷サイクル中において圧力垂直力がロッド４中に作用し、ロッド４が折れ曲がることがないということが重要である。ロッド４は、圧力負荷の際に、支持要素２の表面にあてがわれるが、局所的な折れ曲がりによって破損すべきではない。
【００５４】
本発明に係る支持構造１の第六の実施形が、図１９から２１に表されている。図１９に表される支持構造１の支持要素２は、図１８の支持構造に相当する。壁部１５中には、五つの空洞部５が設けられており、これら空洞部は壁部１５を鉄筋コンクリートから製造する際に、被覆管７を挿入することにより設けられる。空洞部５中には、ロッド４が挿入される。このロッドには、白板１２が溶接されている。図２１に表されているように、ロッド４と支持要素２の間の相対的スライドΔの際に、高いせん断応力τを作用させるために、白板は穴部を有している。被覆管７は、両側にリブを有しており、一方で、被覆管７と支持要素２または壁部１５の間のスライド不可能な接続を確実なものとし、および他方で、ロッド４と支持要素２の間の高いせん断応力τを促進する。
【００５５】
本発明に係る支持構造１の支柱ブリッジ１７形式の第七の実施形が、図２２から２４に表されている。図２２は、ブリッジ支持部１９、アーチ部１８、懸垂部２０および受け部２１からなる支柱ブリッジ１７を示す。懸垂部２０は、丸い鋼パターンからなる。この鋼パターンは、固定部１１によって中空輪郭１０と接続されている。中空輪郭１０中には、ロッド４および物質６が設けられている。ロッド４は、固定部３によってブリッジ支持部１９とスライド不可能に接続されている。ロッド４と支持要素２または懸垂部２０の間の相対的スライドΔの際に発生する高い構造緩衝性は、風によって引き起こされる懸垂部２０の振動を減少させる。
【００５６】
本発明に係る支持構造１の第八の実施形が図２５から２７に表されている。図２５から２７に表される支持構造１の図１１および１２による支持構造１に対する相違点は、支持要素２の内部に中空輪郭１０が設けられ、この中空輪郭が支持要素２と接続されていない点にある。よって支持構造１の変形の際には、力F(t)によってロッド２と中空輪郭１０の間の相対的スライドΔが発生する。この相対的スライドは、ロッドの長さにわたって一定である。ロッド２に沿って一定の値で発生する相対的スライドΔによって、ここでもまた物質６とロッド２および中空輪郭１０の表面に依存するτ-Δ関係に依存して、ロッド長さにそって変化する相対的スライドΔを有する、図１１および１２の例中におけるものよりも大きなエネルギー消散がロッド長さにそって発生する。
【００５７】
図１８のそれに類似する、本発明に係る支持構造１のさらなる実施形が図２８に表されている。この支持構造１は、複数の支持要素２、詳しく言うと壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブおよび空洞部を有する管７が設けられている。管７の空洞部には、ロッド４が設けられている。このロッド４は、表されているように、図２０に表される薄板を有するロッド４の断面形状を有している。さらに代替として、ロッド４は、図１０に表されるような断面形状を有することも可能である。管７もロッド４も両端部において固定部３によって固定されている。管７は、物質６によって満たされている。図１８の実施形に対して異なり、この実施形においては、動的な負荷の際に物質６は、管７およびロッド４に対して相対的にスライドし、これによってエネルギーを消散する。物質６は、好ましくは流体または粘性材料である。
【００５８】
本発明に係る支持構造1のさらに別の実施形が、図２９から３１に表されている。この支持構造１も、複数の支持要素２、詳しく言うと壁部１５またはディスク、支柱１３およびビーム１４からなる。壁部１５中には、複数のカーブを有する管７が設けられている。管７は流体の物質６によって満たされている。その点で、この実施形は図２８のそれと類似している。管７は、一方の端部を固定部３により固定される。しかしまた両方の端部を固定されることも可能である。別の固定部が、例えばジョイント部に設けられることが可能である。例えば、管７を支持要素２中でコンクリート中に入れることもまた可能である、というのはその際、支持要素２の動的な負荷の際に、管７と支持要素２の間により小さな相対的スライドが発生するからである。図２８の実施形に対して異なり、本実施形の場合、管７がロッド４の機能も担う。言い換えると、管７は管形状のロッド４として設けられることが可能である。動的な負荷の際には、壁部１５と管形状のロッド４が変形し、および伸ばされ、および／または押し付けられる。その際、物質６は関係上のロッド４に対してスライドする、というのは流体の物質６の体積は一定のままであるからであり、しかし管７またはロッド４中の空洞部の体積が変化するからである。
【符号の説明】
【００５９】
1 支持構造
2 支持要素
3 固定部
4 ロッド
5 空洞部
6 物質
7 被覆管
8 支持要素の重心軸
9 支持構造の重心軸
10 中空輪郭
11 中空輪郭の固定部
12 薄板
13 支柱
14 ビーム
15 壁部
16 基礎部
17 支柱ブリッジ
18 アーチ部
19 ブリッジ支持部
20 懸垂部
21 受け部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの支持要素（２）を有する支持構造（１）において、支持要素（２）が少なくとも一つの空洞部（５）および、この空洞部と通じる少なくとも一つのロッド（４）を備え、その際、空洞部（５）が物質で満たされており、その際、支持要素（２）が変形されると、ロッド（４）がその長手方向の延在に沿って支持要素（２）に対して相対的にスライド可能であり、その際、ロッド（４）が少なくとも一箇所において支持要素（２）に対してスライド不可能に固定されており、および、支持要素（２）に対する相対的スライドの発生の際に、このロッドがエネルギーを消散させるよう形成されていることを特徴とする支持構造（１）。
【請求項２】
支持要素（２）が、少なくとも一つの空洞部（５）を備えており、この空洞部内に少なくとも一つのロッド（４）が設けられ、その際、それぞれ空洞部（５）に設けられた全ロッド（４）の総計断面が、この空洞部（５）の断面よりも小さく、および空洞部（５）の残容積が物質（６）で満たされており、その際、支持要素（２）が変形されると、ロッド（４）が、その長手方向の延在に沿って支持要素（２）に対して相対的にスライド可能であることを特徴とする、少なくとも一つの支持要素（２）を有する請求項１に記載の支持構造（１）。
【請求項３】
ロッド（４）が、支持要素（２）に対して一箇所のみでスライド不可能に固定されており、およびこのロッドが支持要素（２）に対する相対的スライド発生の際にエネルギーを消散することを特徴とする請求項２に記載の支持構造（１）。
【請求項４】
ロッド（４）が管形状に形成されており、およびその内部空間内に空洞部（５）を定め、この空洞部内に物質（６）が収容され、その際物質（６）が流体として形成されており、その際ロッド（４）は、支持要素（２）の変形の際に空洞部（５）の容積を変化させ、これによって物質（６）とロッド（４）の間のスライドが生じることを特徴とする請求項１に記載の支持構造（１）。
【請求項５】
空洞部（５）の長さが、その最大の直径の少なくとも１０倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項６】
空洞部が、シリンダー状またはプリズム状の形状を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項７】
ロッド（４）が、金属材料または繊維強化材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項８】
ロッド（４）の表面及び／又は空洞部（５）の内表面が、リブ、ねじ山、パターン、ビードまたはインデントを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項９】
ロッド（４）の表面に、ストリップ状、プリズム状、またはシリンダー状の要素が固定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１０】
物質（６）が、粘性の流体からなり、好ましくは１０−６[ｍ２／ｓ]から１[ｍ２／ｓ]の動粘性を有する、例えば水またはハイドロリックオイルまたはシリコンオイルであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１１】
物質（６）が粒状の物質、例えば砂、砂利、スチール球、プラスチック球、アルミニウム球またはプラスチックカバーを有する金属球からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１２】
物質（６）が、固体材料からなる堆積した成分を有する流体からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１３】
物質（６）が、気体、例えば空気または窒素からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１４】
ロッド（４）及び／又は物質（６）が交換可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１５】
空洞部（５）が、密に密閉可能であることを特徴とする請求子１から１４のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１６】
空洞部（５）の少なくとも一つの部分がカーブを有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１７】
空洞部（５）が、支持要素（２）内で支持要素（２）の重心軸（８）に対して間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１８】
自身の重心軸（９）に沿った指示構造（１）の寸法が、重心軸（９）に直行する断面におけるものの少なくとも１０倍であること、および支持要素（２）が指示構造（１）の重心軸に対して略平行および間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１９】
支持要素（２）が、コンクリートまたはレンガ壁からなり、および空洞部（５）が、被覆管（７）によって形成されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項２０】
空洞部（５）の方を向いた、被覆管（７）の表面及び／又は、支持要素（２）の方を向いた、被覆管（７）の表面が、リブ、パターン、ビードまたはインデントを備えることを特徴とする請求項１９に記載の支持構造（１）。
【請求項２１】
ロッド（４）が、支持要素（２）の外側で中空輪郭（１０）内に設けられていること、および中空輪郭（１０）が支持要素（２）の横に設けられており、およびこれと少なくとも三箇所（１１）で固定されていること、およびロッド（４）の断面が、中空輪郭（１０）の内部断面よりも小さいこと、および中空輪郭（１０）の残容積が物質（６）で満たされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１】
少なくとも一つの支持要素（２）を有する支持構造（１）において、支持要素（２）が少なくとも一つの空洞部（５）および、この空洞部と通じる少なくとも一つのロッド（４）を備え、その際、空洞部（５）が物質で満たされており、その際、支持要素（２）が変形されると、ロッド（４）がその長手方向の延在に沿って支持要素（２）に対して相対的にスライド可能であり、その際、ロッド（４）が少なくとも一箇所において支持要素（２）に対してスライド不可能に固定されており、および、支持要素（２）に対する相対的スライドの発生の際に、このロッドがエネルギーを消散させるよう形成されていることを特徴とする支持構造（１）。
【請求項２】
支持要素（２）が、少なくとも一つの空洞部（５）を備えており、この空洞部内に少なくとも一つのロッド（４）が設けられ、その際、それぞれ空洞部（５）に設けられた全ロッド（４）の総計断面が、この空洞部（５）の断面よりも小さく、および空洞部（５）の残容積が物質（６）で満たされており、その際、支持要素（２）が変形されると、ロッド（４）が、その長手方向の延在に沿って支持要素（２）に対して相対的にスライド可能であることを特徴とする、少なくとも一つの支持要素（２）を有する請求項１に記載の支持構造（１）。
【請求項３】
ロッド（４）が、支持要素（２）に対して一箇所のみでスライド不可能に固定されており、およびこのロッドが支持要素（２）に対する相対的スライド発生の際にエネルギーを消散することを特徴とする請求項２に記載の支持構造（１）。
【請求項４】
ロッド（４）が管形状に形成されており、およびその内部空間内に空洞部（５）を定め、この空洞部内に物質（６）が収容され、その際物質（６）が流体として形成されており、その際ロッド（４）は、支持要素（２）の変形の際に空洞部（５）の容積を変化させ、これによって物質（６）とロッド（４）の間のスライドが生じることを特徴とする請求項１に記載の支持構造（１）。
【請求項５】
空洞部（５）の長さが、その最大の直径の少なくとも１０倍であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項６】
空洞部が、シリンダー状またはプリズム状の形状を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項７】
ロッド（４）が、金属材料または繊維強化材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項８】
ロッド（４）の表面及び／又は空洞部（５）の内表面が、リブ、ねじ山、パターン、ビードまたはインデントを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項９】
ロッド（４）の表面に、ストリップ状、プリズム状、またはシリンダー状の要素が固定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１０】
物質（６）が、粘性の流体からなり、好ましくは１０−６[ｍ２／ｓ]から１[ｍ２／ｓ]の動粘性を有する、例えば水またはハイドロリックオイルまたはシリコンオイルであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１１】
物質（６）が粒状の物質、例えば砂、砂利、スチール球、プラスチック球、アルミニウム球またはプラスチックカバーを有する金属球からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１２】
物質（６）が、固体材料からなる堆積した成分を有する流体からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１３】
物質（６）が、気体、例えば空気または窒素からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１４】
ロッド（４）及び／又は物質（６）が交換可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１５】
空洞部（５）が、密に密閉可能であることを特徴とする請求子１から１４のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１６】
空洞部（５）の少なくとも一つの部分がカーブを有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１７】
空洞部（５）が、支持要素（２）内で支持要素（２）の重心軸（８）に対して間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１８】
自身の重心軸（９）に沿った指示構造（１）の寸法が、重心軸（９）に直行する断面におけるものの少なくとも１０倍であること、および支持要素（２）が指示構造（１）の重心軸に対して略平行および間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項１９】
支持要素（２）が、コンクリートまたはレンガ壁からなり、および空洞部（５）が、被覆管（７）によって形成されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【請求項２０】
空洞部（５）の方を向いた、被覆管（７）の表面及び／又は、支持要素（２）の方を向いた、被覆管（７）の表面が、リブ、パターン、ビードまたはインデントを備えることを特徴とする請求項１９に記載の支持構造（１）。
【請求項２１】
ロッド（４）が、支持要素（２）の外側で中空輪郭（１０）内に設けられていること、および中空輪郭（１０）が支持要素（２）の横に設けられており、およびこれと少なくとも三箇所（１１）で固定されていること、およびロッド（４）の断面が、中空輪郭（１０）の内部断面よりも小さいこと、および中空輪郭（１０）の残容積が物質（６）で満たされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の支持構造（１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公表番号】特表２０１２−５２０９５４（Ｐ２０１２−５２０９５４Ａ）
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５００２１９（Ｐ２０１２−５００２１９）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５３３４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０６０４７
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５１１２２６５２４）ファウ・エス・エル・インターナツイオナール・アクチエンゲゼルシヤフト (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５３３４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０６０４７
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５１１２２６５２４）ファウ・エス・エル・インターナツイオナール・アクチエンゲゼルシヤフト (8)
【Ｆターム（参考）】
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