Dazu haben wir (das mit dem “wir” ist jetzt hoffentlich klar) die beliebte Simulationsmethode der Finiten Elemente angewendet, das Arbeitspferd der Ingenieurinnen. (Darüber sollte ich mal was schreiben.) So sieht so ein Blei-Gummi-Lager aus, wenn man es im Rechner nachgebaut hat (weil das Ding spiegelsymmetrisch ist, auch wenn sich das Haus oben in eine Richtung verschiebt, habe wir nur die Hälfte modelliert)):
Zum Belasten wurde die obere Seite gegen die untere verschoben. Dabei treten große Spannungen auf, die man hier sieht:
Da oben eine ziemliche Last draufliegt, führt diese Verschiebung dazu, dass sich das Lager verbiegt. Dabei darf die Absenkung nicht zu groß werden, sonst steht das Haus hinterher schief. Diese Absenkung war also eine der Größen, die zur Auslegung herangezogen werden konnten. Außerdem wurde noch die Steifigkeit und die Energieabsorption im Bleikern ausgewertet.
Am Ende zeigte sich, wie meist im Leben, dass man einen Kompromiss finden muss: Ein dicker Bleikern begünstigt die Energieabsorption, allerdings nimmt auch die horizontale Steifigkeit zu und beeinflusst damit die Eigenfrequenz in ungünstiger Weise. Viele dünne Gummischichten reduzieren die Absenkung gegenüber wenigen dicken Gummischichten, allerdings können sie auch nicht beliebig dünn gemacht werden. In der Arbeit wurde das Ganze natürlich ein bisschen quantitativer ausgewertet als hier. Leider weiß ich nicht, ob die Ergebnisse jemals weiterverwendet wurden.
Ob Blei-Gummi-Lager etwas taugen, kann natürlich nur der Praxistest zeigen. Ein Beispiel liefert das oben schon erwähnte Erdbeben von Northridge: Im Southern California Teaching Hospital wurden Blei-Gummi-Lager eingesetzt und es konnte durch die gute Dämpfung der Lager seinen Betrieb aufrecht erhalten. Die Bodenbeschleunigung von 0,49g wurde nicht verstärkt, sondern auf 0,21g auf dem Dach gedämpft, so dass auch im Inneren des Krankenhauses kaum Schäden auftraten.
Gebäude auf Blei-Gummi-Lager zu stellen ist also keine schlechte Idee. Bei Kernkraftwerken ist dies allerdings nach wie vor unüblich – mit welcher Technik die Kraftwerke in Fukushima ausgelegt wurden, weiß ich leider nicht; laut dieser Quelle waren es aber keine Erdbebenisolatoren. Es ist aber sicher nicht unwahrscheinlich, dass in Zukunft verstärkt auf Blei und Gummi gebaut wird.
Wie gesagt, das meiste hier (vom Blödsinn abgesehen) basiert auf einer Studienarbeit:
Steffen Wietzke
“Blei-Gummi-Lager für die Erdbebenisolierung der Gebäude”
Weitere Informationen über Erdbebenisolation einschließlich ein bisschen Mathematik findet ihr bei mathspig
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