DE1233000B

DE1233000B - Rubber bearings for bridges and similar structures

Info

Publication number: DE1233000B
Application number: DEG40633A
Authority: DE
Original assignee: Gumba Gummi Im Bauwesen G M B
Current assignee: Gumba Gummi Im Bauwesen G M B
Priority date: 1964-05-20
Filing date: 1964-05-20
Publication date: 1967-01-26

Description

Gummilager für Brücken und ähnliche Bauwerke Die Erfindung betrifft ein Gummilager für Brükken und ähnliche Bauwerke, welches aus einem mit einer die Querdehnungen begrenzenden Bewehrung versehenen Lagerkörper aus Gummi besteht.Rubber mounts for bridges and similar structures The invention relates to a rubber bearing for bridges and similar structures, which consists of one with a die Transverse expansion limiting reinforcement provided bearing body is made of rubber.

Gummilager, welche insbesondere Verschiebungen parallel zu den belasteten Flächen durch ihre Schubverformung gut aufzunehmen vermögen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Um die Tragfähigkeit zu vergrößern, wird die Querdehnung derartiger Lager behindert, wodurch ein Verhalten des praktisch inkompressiblen Gummis erzwungen wird, das dem einer Flüssigkeit in einem -Druckzylinder ähnelt. Zum Begrenzen der Querdehnung sind hochzugfeste Bewehrungseinlagen parallel zu den belasteten Flächen angeordnet. Die Einlagen bestehen aus Blechen, Drahtgittern oder Geweben, die durch Reibung, Verkleben oder Vulkanisation mit dem Gummi verbunden sind.Rubber bearings, which in particular displacements parallel to the loaded Surfaces that are able to absorb well due to their shear deformation are in different Executions known. In order to increase the load-bearing capacity, the transverse expansion becomes more such Bearing hindered, whereby a behavior of the practically incompressible rubber is forced that resembles that of a liquid in a pressure cylinder. To limit the Transverse expansion are high-tensile reinforcement inserts parallel to the loaded surfaces arranged. The inlays consist of sheet metal, wire mesh or fabric that passes through Friction, sticking or vulcanization are associated with the rubber.

Bei Längenänderungen oder Belastungen der auf dem Lager abgestützten Bauwerke parallel zu den belasteten Flächen er,-eben sich Schubverforinungen des Gummilagers parallel zu den Bewehrungseinlagen, die Schubspannungen zwischen Gummi und Einlagen hervorrufen. Diese Schubspannuncren sind nicht sehr groß und gleichförmig über die Fläche des Lagers verteilt. Sie sind für die Trtafähigkeit des Lagers von zweitrangiger Bedeutung.In the event of changes in length or loads on the structures supported on the bearing parallel to the loaded surfaces, shear deformations of the rubber bearing parallel to the reinforcement inserts, which cause shear stresses between the rubber and inserts. These shear stresses are not very large and are evenly distributed over the surface of the bearing. They are of secondary importance for the camp's fitness for use.

Unter senkrechter Last, also einer Last senkrecht zu den Bewehrungseinlagen, möchte der Gummi seitlich ausweichen. Dies wird durch die Haftung an den Einlagen verhindert. Es treten Schubspannungen zwischen dem Gummi und den Einlagen auf, die eine Zugbeanspruchung der Bewehrungseinlagen ergeben. Diese Schubspannungen weisen am Rand des Lagers eine hohe Spannungsspitze auf und werden in Lagermitte zu Null.Under a vertical load, i.e. a load perpendicular to the reinforcement inserts, the rubber wants to move sideways. This is due to the liability to the deposits prevented. There are shear stresses between the rubber and the inserts that result in a tensile stress on the reinforcement inserts. These shear stresses show A high voltage peak occurs at the edge of the bearing and becomes zero in the middle of the bearing.

Verdrehungen der Lager um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen, also senkrecht zur Hauptbelastung, wie sie aus der Durchbiegung oder einem Kippen der auf dem Lager abgestützten Bauwerke oder durch mangelnde Parallelität der tragenden und der belastenden Fläche, insbesondere bei Verwendung vorgefertigter Bauteile, entstehen, ergeben nach dem gleichen Prinzip wie senkrechte Lasten zusätzliche Schubspannungen zwischen Gummi und Einlagen. Diese Schubspannungen weisen am Rand noch ausgeprägtere Spitzen auf als die Schubspannungen aus senkrechter Last.Rotation of the bearings about axes parallel to the reinforcement inserts, that is, perpendicular to the main load, as it results from deflection or tilting of the structures supported on the camp or due to a lack of parallelism of the load-bearing and the stressful area, especially when using prefabricated components, arise, result in additional shear stresses according to the same principle as vertical loads between rubber and insoles. These shear stresses are even more pronounced at the edge Peaks as the shear stresses from vertical load.

Bei größeren Verdrehungen hebt sich das Bauwerk häufig am nicht gedrückten Rand von dem Gummilager ab, wodurch am gedrückten Rand die Schub-Z, beanspruchung aus senkrechter Last und Verdrehung weiter anwächst.In the case of larger rotations, the structure often lifts itself up when it is not pushed Edge from the rubber bearing, whereby the shear Z, stress on the pressed edge continues to grow from vertical load and torsion.

Die großen örtlichen Schubspannungen am Lagerrand können zu einem Ablösen des Gummis von den Bewehrungseinlagen oder zu deren Zerstörung füh- ren. Die Behinderung der Querdehnung fällt dadurch aus, und das Lager ist nicht mehr imstande, die ihm zugedachten Lasten aufzunehmen.The large local shear stresses at the edge of the bearing can lead to a detachment of the rubber from the reinforcement layers or to their destruction. The hindrance of the transverse expansion is thereby eliminated and the bearing is no longer able to take the loads intended for it.

Um bei den bekannten Gummilagern eine größere Verdrehbarkeit zu ermöglichen, müßte die Lagerdicke erhöht werden. Neben den hierdurch entstehenden zusätzlichen Kosten würde zugleich die Belastbarkeit der Lager sinken, da sie mit zunehmender Höhe unter senkrechter Last leichter ausknicken. Es handelt sich nicht um ein Biegeknicken, sondern um ein Schubknicken, welches darauf zurückzuführen ist, daß der Schubmodul der Lager um 2 bis 3 Zehnerpotenzen unter ihrem Elastizitätsmodul liegt.In order to allow greater rotatability in the case of the known rubber bearings, the bearing thickness would have to be increased. In addition to the additional costs resulting from this, the load-bearing capacity of the bearings would also decrease, since they buckle more easily with increasing height under vertical load. It is not a flexural buckling, but a shear buckling, which is due to the fact that the shear modulus of the bearings is 2 to 3 powers of ten below their modulus of elasticity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vor allem durch Lasten senkrecht zu den Bewehrunaseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen auftretenden Schubspannungen herabzusetzen, damit die Beanspruchung des Lagers durch Verdrehungen und senkrechte Belastungen gesteigert werden kann, ohne daß die Gefahr eines Ablösens des Gummis von der Bewehrunc, besteht. Die Lösung besteht darin, daß der Randbereich des Lagerkörpers elastisch nachgiebiger ausgebildet ist als der Mittelteil.The invention is based on the object, primarily through loads perpendicular to the reinforcement inserts and rotations about axes parallel to the reinforcement inserts reduce occurring shear stresses, so that the stress on the bearing through Twists and vertical loads can be increased without the risk detachment of the rubber from the reinforcement. The solution is to that the edge region of the bearing body is designed to be elastically more flexible than the middle part.

Durch die größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs wird erreicht, daß sich in diesem die Spannungsspitzen aus Belastungen senkrecht zu den Bewehrungseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen nicht ausbilden können. Die Schubspannungen aus durch Längenänderungen oder Belastungen parallel zu den belasteten Flächen erzwungenen Schubverformungen des Lagers sind der elastischen Nachgiebigkeit des Gummis proportional und deshalb in dein elastisch nachgiebigeren Randbereich ebenfalls kleiner.Due to the greater elastic resilience of the edge area achieved that in this the voltage peaks from loads perpendicular to the Reinforcement inserts and rotations about axes parallel to the reinforcement inserts can not train. The shear stresses from changes in length or Loads parallel to the loaded surfaces, forced shear deformations of the Bearings are proportional to the elastic resilience of the rubber and are therefore in your elastically more flexible edge area is also smaller.

Durch diese Abminderung der Schubspannungsspitzen am Lagerrand können die verträglichen- Beanspruchungen eines Gummilagers aus Belastungen senkrecht zu den B ewehrungseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu diesen wesentlich gesteigert werden.By reducing the shear stress peaks at the bearing edge the compatible- stresses of a rubber bearing from loads perpendicular to the reinforcement inlays and rotations about axes parallel to them are essential can be increased.

Die nach der Erfindung vorgeschlagene größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs kann dadurch herbeigeführt werden, daß der Gummi des Laggerkörpers zum Rand hin zunehmend elastisch nachgiebiger ausgebildet ist. Der Idealfall ist in einer stetig , zunehmenden elastischen Nachgiebigkeit zu sehen, doch wird man aus wirtschaftlichen Gründen häufig einer stufenweise zum Rand hin zunehmenden elastischen Nachgiebigkeit den Vorzug geben. In diesem Fall kann der Lagerkörper im Querschnitt aus nebeneinander angeordneten, fest miteinander verbundenen Streifen aus Gummi bestehen, deren Nachgiebigkeit jeweils größer ist als die des zur Körpermitte hin angrenzenden benachbarten Streifens.The greater elastic resilience of the edge region proposed according to the invention can be brought about in that the rubber of the bearing body is designed to be increasingly elastically resilient towards the edge. The ideal case is to be seen in a steadily increasing elastic flexibility, but it will often be for economic reasons a gradually increasing toward the edge elastic resilience preference. In this case, the bearing body can in cross section consist of strips of rubber which are arranged next to one another and are firmly connected to one another, the flexibility of which is greater than that of the adjacent strip adjacent to the center of the body.

Eine zum Rand hin zunehmende elastische Machgiebigkeit kann aber auch dadurch erreicht werden, daß die Dicke des Lagerkörpers zum Rand hin zunimmt. Weiter besteht die Möglichkeit, die Dicke der Bewehrungseinlagen von der Mitte zum Rand abnehmen zu lassen, wodurch ebenfalls eine größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs erzielt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, daß nur ein Teil der Bewehrungseinlagen, und zwar vorzugsweise diejenigen im Bereich der Ober- und Unterseite des Lagerkörpers, von der Lagermitte in den Randbereich des Lacrerkörpers geführt ist.However, an elastic flexibility that increases towards the edge can also be achieved can be achieved in that the thickness of the bearing body increases towards the edge. Further there is the option of changing the thickness of the reinforcement layers from the center to the edge to be removed, which also results in a greater elastic resilience of the Edge area is achieved. Finally, there is also the possibility that only one Part of the reinforcement inserts, preferably those in the area of the upper and underside of the bearing body, from the bearing center to the edge area of the lacrer body is led.

. C2 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. . C2 The drawing shows exemplary embodiments of the invention.

Bei dem in Ab b. 1 im Querschnitt dargestellten Lager wird die größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs dadurch erreicht, daß am Rand elastisch nachgiebigerer Gummi verwendet ist. Die Querdehnung wird durch Bewehrungseinlagen 3 aus Metall eingeschränkt. Das Lager kann im Grundriß jede beliebige Form haben. Die Höhe des Lagers und die Zahl der Bewehrun-seinlagen 3 kann frei gewählt werden. Der Streifen 2 im mittleren Bereich ist härter als der Streifen 1 des Randbereichs. Die Streifen 1 und 2 können durch Vulkanisation miteinander und mit den Bewehrun-seinla-en 3 verbunden sein, wodurch die Tragfähigkeit des Lagers steigt. Die Pfeile symbolisieren die Hauptbelastungsrichtungen.In the case of the in ab b. 1 bearing shown in cross section, the greater elastic flexibility of the edge area is achieved in that elastically more flexible rubber is used at the edge. The transverse expansion is restricted by reinforcement inserts 3 made of metal. The bearing can have any shape in plan. The height of the bearing and the number of reinforcement layers 3 can be freely selected. The strip 2 in the middle area is harder than the strip 1 in the edge area. The strips 1 and 2 can be connected to one another and to the reinforcement bars 3 by vulcanization, which increases the load-bearing capacity of the bearing. The arrows symbolize the main directions of exposure.

Die Zunahme der elastischen Nachgiebigkeit zum Rand kann auch in mehreren Schritten erfolgen, wie es in A b b. 2 an dem Schnitt durch ein anderes Lager gezeigt ist. An den verhältnismäßig harten Streifen 2 in der Mitte des Lagerkörpers schließen sich zum Rand hin jeweils weichere Streifen 5 und 4 an. Am Rand ist wieder der weichste Streifen 1 angeordnet. Der übergang zu weicherem Gummi kann in beliebi- vielen Stufen oder sogar stufenlos erfolgen. Die Bewehrungseinlagen 6 dieses Lagers bestehen aus Drahtgitter oder Gewebe. Die Anzahl der Einlagen ist ebenso wie der Grundriß des Lagers beliebig. A b b. 3 zeigt den Schnitt durch ein Lager, das aus dem mittigen Streifen 2 und dem am Rand angeordneten Streifen 1 größerer elastischer Nachgiebigkeit besteht und bei dem die Querdehnung beispielsweise - wie im oberen Teil der Abbildung dargestellt - durch Bewehrungseinlagen 7 und 8 aus Blech behindert ist, deren Dicke zum Rand hin abnimmt. Die Bewehrungseinlage 7 besteht aus einem Blech, dessen Dicke stufenförrnig zum Rand hin abnimmt. Die Anzahl der Stufen ist beliebig. Die Grundrißform des Bleches entspricht der Form des Gummilagers. Von derartigen Einlagen kann eine beliebige Anzahl übereinander angeordnet sein.The increase in elastic resilience towards the edge can also take place in several steps, as shown in A b b. 2 is shown on the section through another bearing. The relatively hard strips 2 in the middle of the bearing body are followed by softer strips 5 and 4 towards the edge. The softest strip 1 is again arranged at the edge. The transition to softer rubber can take place in any number of stages or even continuously. The reinforcement layers 6 of this camp consist of wire mesh or fabric. The number of deposits, as well as the floor plan of the camp, is arbitrary. A b b. 3 shows the section through a bearing which consists of the central strip 2 and the strip 1 of greater elastic resilience arranged on the edge and in which the transverse expansion is hindered, for example - as shown in the upper part of the figure - by reinforcement inserts 7 and 8 made of sheet metal, whose thickness decreases towards the edge. The reinforcement insert 7 consists of a metal sheet, the thickness of which decreases in steps towards the edge. The number of levels is arbitrary. The plan shape of the sheet corresponds to the shape of the rubber mount. Any number of such inserts can be arranged one above the other.

Bei der Bewehrungseinlagge 8 nimmt deren Blechdicke stufenlos zum Rand des Lagerkörpers ab.In the case of the reinforcement insert 8 , the sheet thickness decreases continuously towards the edge of the bearing body.

Im unteren Teil der Ab b. 3 ist eine andere Bewehrungsanordnung dargestellt. Hier ist nur ein Teil der Bewehrungseinlagen 9 von der Mitte bis in den Randbereich des Lagerkörpers geführt. Hierzu gehören die Einlagen, die der Unterseite des Lagerkörpers benachbart sind.In the lower part of fig. 3 shows another reinforcement arrangement. Here, a part of the reinforcing inserts is only 9 out from the center to the edge area of the bearing body. These include the deposits that are adjacent to the underside of the bearing body.

Die Bewehrungseinlagen 7, 8 und 9 können auch aus einem hochfesten Gewebe oder einem Drahtgitter bestehen. Sie sind zum Erhöhen der Tragfähigkeit fest mit dem Gummi verbunden.The reinforcement inserts 7, 8 and 9 can also consist of a high-strength fabric or a wire mesh. They are firmly attached to the rubber to increase the load-bearing capacity.

Eine weitere Möglichkeit, den Lagerkörper zum Rand hin elastisch nachgiebiger auszubilden, besteht darin, daß die Dicke des Lagerkörpers zum Rand hin zunimmt. Diese Möglichkeit kann mit einer zum Rand hin -zunehmenden elastischen Nachgiebigkeit nebeneinander angeordneter Streifen gekoppelt werden, wodurch die Eignung f ür Verdrehungen um Achsen senkrecht zu der Hauptlastrichtung noch verbessert wird.Another possibility of making the bearing body more resilient towards the edge is that the thickness of the bearing body increases towards the edge. This possibility can be coupled with an elastic resilience of strips arranged next to one another, which increases towards the edge, whereby the suitability for rotations about axes perpendicular to the main load direction is further improved.

Wie in Ab b. 4 gezeigt ist, kann das Gummilager also aus einem bikonkaven Lagerkörper bestehen. Die Bewehrungseinlagen 1.0 aus Metall oder Gewebe sind gekrümmt oder in Streifen 11 angeordnet.As in Ab b. 4 is shown, the rubber bearing can thus consist of a biconcave bearing body. The reinforcement inserts 1.0 made of metal or fabric are curved or arranged in strips 11.

Ab b. 5 zeigt eine Ausführung, bei der die größere Weichheit des Randbereichs hin erreicht wird. Die Bewehrungseinlagen 3 können Bleche, Drahtgitter oder Gewebe sein. From b. 5 shows an embodiment in which the greater softness of the edge area is achieved. The reinforcement inserts 3 can be sheet metal, wire mesh or fabric.

Claims

1. A rubber bearing for bridges and similar constructions, consisting provided bearing body of rubber of a transverse stretching limiting reinforcement, d a d u rch g e -kennz eichnet that the edge region of the bearing body is elastically more compliant than the center portion.

2. Bearing according to claim 1, characterized in that the rubber of the bearing body towards the edge is increasingly elastically resilient from-Cr is formed. Ceb 3. Bearing according to claim 2, marked thereby characterized, that the bearing body in cross-section arranged next to one another, fixedly interconnected strips (1, 4, 5 and 2) is made of rubber, whose elastic compliance Crrößer respectively than that of the Center of the body towards the adjacent neighboring stripe. 4. Bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the bearing body increases towards the edge. 5. Bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the reinforcement inserts (7 and 8) decreases from the center towards the edge of the bearing body. 6. Bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that only some of the reinforcement inserts (9), preferably those in the area of the top and bottom of the bearing body, is guided from the center to the edge region of the bearing body. Considered publications: German utility model No. 1733 336, 1755 437, 1822 950, 1868 343.