DE19710710C2

DE19710710C2 - Lager zur Aufnahme von Lagerkräften zwischen Bauteilen

Info

Publication number: DE19710710C2
Application number: DE19710710A
Authority: DE
Inventors: Christian Braun
Original assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2017-03-15
Also published as: GR980100050A; DE19710710A1; GR1003440B

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Aufnahme von Lagerkräften zwischen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Lager werden für die bewegliche Verbindung zweier Bauteile eingesetzt. Insbesondere kommen sie im Bereich des Straßenbaus an Brü cken zum Einsatz, um die Brücke beweglich auf einem Brückenpfeiler zu lagern.

Es ist bekannt, daß Brücken zumindest teilweise beweglich an einem stationären Bauteil gelagert sind. Insbesondere werden horizontal wirkende Gleiteinrichtungen eingesetzt, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung u. ä. auszugleichen. Dabei kommen Kalotten- oder Topflager zum Einsatz, die eine leichte Verdrehung der Brücke relativ zu dem Brücken pfeiler ermöglichen. Abhebende Kräfte sind an derartigen Lagern möglichst zu vermeiden, aber aus konstruktiven Gründen manchmal nicht zu umgehen.

Die DE-GM 19 11 563 offenbart ein Lager mit einem Stützkörper und einem Kippelement, das als Kugelschale ausgebildet ist. Zwischen Stützkörper und Kugelschale ist eine Kunst stofffolie vorgesehen. Die Lagerteile werden zusammengehalten durch einen mit einem Brückenteil verspannten und in dem Stützkörper verschraubten Zuganker. Die Konstruktion besitzt den Nachteil, dass der Zuganker durch die Verspannung mit dem Brückenteil bei Kippbewegungen des Lagers Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist, welche auf Dauer Er müdungsschäden zur Folge haben können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager zu schaffen, welches Dreh- und Kippbewegungen erlaubt, zugleich aber abhebende Kräfte, die die Gefahr der Spaltbildung am Lager mit sich bringen, derart aufzunehmen, daß das Lager auf einfache Weise durch die Lagerelemente zusammengehalten wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Lager gelöst, wie es in Anspruch 1 vorgeschlagen ist. Vor teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Wenn das Kippteil des Lagers durch eine Sicherungseinrichtung an dem Lagerelement be weglich gehalten ist, kann das Lager nicht nur Druckkräfte, sondern auch Zugkräfte auf nehmen. Dies ist vor allem beim Brückenbau vorteilhaft, wenn aus konstruktiven Gründen auch abhebende Kräfte auftreten. Die Sicherungseinrichtung schränkt dabei die Beweglich keit zwischen dem Kippteil und dem Lagerelement nur geringfügig ein, so daß das Kippteil und das Lagerelement relativ zueinander verschiebbar sind. Die Bewegung kann dabei un abhängig von dem Auftreten von Vertikalkräften erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Sicherungseinrichtung durch einen Bolzen gebildet, der das Kippteil und das Lagerelement zumindest teilweise durch greift. Dadurch wird die Verdrehbarkeit des Lagers nicht beeinflußt, da das Kippteil und das Lagerelement um die Bolzenachse zueinander drehbar sind. Die Ausbildung der Siche rungseinrichtung als Bolzen mit einem dünneren Mittelbereich, einem dickeren Spannfuß und einem dickeren Spannkopf ist zudem äußerst kostengünstig und einfach herstellbar.

Vorzugsweise ist der Bolzen an einer Seite formschlüssig in dem Kippteil oder dem Lager element aufgenommen, so daß er mit diesem Teil eine Einheit bildet, und an seiner anderen Seite von einem Spalt umgeben. Dadurch ist der Bolzen an dieser Seite beweglich gehalten. Vorzugsweise besitzt der Bolzen dabei an seiner von dem Spalt umgebenden Seite einen Flanschbereich zwischen dem Spannfuß bzw. Spannkopf und dem dünneren Mittelbereich, der in Kontakt mit dem Kippteil bzw. Lagerelement ist. Wenn dieser Flanschbereich entsprechend der Krümmung der Gleitfläche zwischen dem Lagerelement und dem Kippteil angepasst ist, behindert der Bolzen die Bewegung entlang der Gleitfläche nicht, sondern bildet an dem Flanschbereich eine zusätzliche Führungsfläche aus.

Wenn das Lager mit einer Gleiteinrichtung ausgestattet ist, kann zu der Drehbewegung eine Verschiebebewegung realisiert werden. Wenn zwei senkrecht zur Bolzenachse verschiebba re Gleiteinrichtungen vorgesehen werden, werden Exzentrizitäten an dem Lager vermieden. Ferner gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Größe der Verschiebung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Kippteil mit dem Lagerelement zusätzlich über ein Dämpferelement, insbesondere eine Erdbebensicherung, verbunden. Damit kann das Lager auch bei einem Erdbeben auftretende Kräfte aufnehmen, um eine Beschädigung der Bauwerke zu verhindern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kalottenlager gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Kalottenlager gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 das Kalottenlager der Fig. 1 mit einer Gleiteinrichtung;

Fig. 4 das Kalottenlager der Fig. 2 mit einer Gleiteinrichtung;

Fig. 5 das Kalottenlager der Fig. 1 in eingebautem Zustand zwischen zwei Bauteilen;

Fig. 6 das Kalottenlager der Fig. 2 in eingebautem Zustand zwischen zwei Bauteilen;

Fig. 7 das Kalottenlager der Fig. 1 in eingebautem Zustand mit einer Erdbebensiche rung, und

Fig. 8 das eingebaute Kalottenlager gemäß der Fig. 2 mit einer Erdbebensicherung.

Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 1, 3, 5 und 7) ist ein Kippteil 1 auf einem Lagerelement 2 angeordnet, wobei dazwischen eine kugelförmige Gleitfläche 5 ausgebildet ist. Die Gleitfläche 5 wird aus einer konkaven bzw. konvexen Stahlplatte gebildet, die mit einer Gleitpaarung, wie Hartchrom und PTFE (Polytetrafluor ethylen) voneinander getrennt sind. In dem Kippteil 1 und dem Lagerelement 2 ist ein Bol zen 4 aufgenommen, dessen Spannfuß 41 formschlüssig in dem Lagerelement 2 aufgenom men ist. In einem Mittelbereich 42 des Bolzens 4 trifft die Gleitfläche 5 auf den Umfang des Bolzens. Im Kippteil 1 besitzt der Bolzen 4 einen Spannkopf 43, der in radialer Richtung von einem Spalt 44 umgeben ist, so daß das Kippteil 1 relativ zu dem Bolzen 4 beweglich gehalten ist. An der Oberseite des Kippteils 1 ist optional eine Dämpferplatte 6 vorgesehen, die an die äußere Form des Kippteils angepaßt ist. Die Dämpferplatte besteht vorzugsweise aus einem Gummimaterial, um Vibrationen in einem bestimmten Frequenzbereich zu absor bieren. Der Bolzen 4 besitzt zwischen dem Spannkopf 43 und dem Mittelbereich 42 einen Flanschbereich, der an dem Kippteil anliegt. Der Flanschbereich kann konisch ausgebildet sein, um eine einfache Sicherungseinrichtung darzustellen. Im vorliegenden Fall ist der Flanschbereich jedoch gekrümmt ausgebildet, so daß der Bolzen 4 entsprechend der Gleit fläche 5 an dem Flanschbereich verschoben werden kann. Der Bolzen 4 kann je nach Her stellungsverfahren ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.

Das Lagerelement 2 ist mit einer Aufnahme 7 verbunden, wobei ein Klemmelement 8 an dem Rand 3 des Lagerelements 2 angreift. Das Kippteil 1 ist von einer ersten Gleiteinrich tung 9 umgeben, welche eine Bewegung in eine Richtung senkrecht zur Bolzenachse er möglicht. An der Dämpferplatte 6 ist eine zweite Gleiteinrichtung 10 vorgesehen, die eine Verschiebung in eine zweite Richtung senkrecht zur Bolzenachse und senkrecht zur ersten Bewegungsrichtung ermöglicht. Die beiden Gleiteinrichtungen werden jeweils durch zwei Platten 91, 92 bzw. 101 und 102 gebildet, die durch geeignete Gleitpaarungen in Führungen verschiebbar gehalten sind.

Gemäß Fig. 5 ist das Kippteil 1 über die beiden Gleiteinrichtungen 9 und 10 mit einem ers ten Bauteil, beispielsweise einer Brücke, verbunden. Das erste Bauteil 11 ist über mehrere Verankerungen 12 an der zweiten Gleiteinrichtung befestigt. Vorzugsweise ist die Veranke rung durch Spannanker gebildet. Das Lagerelement 2 ist über die Aufnahme 7 mit einem zweiten Bauteil 13 verbunden. Die Aufnahme 7 ist dabei über geeignete Befestigungsele mente 14 mit dem Bauteil, beispielsweise einem Brückenpfeiler, verbunden.

Entsprechend Fig. 7 ist zusätzlich zwischen dem Kippteil 1 und dem Lagerelement 2 ein Dämpferelement 16 als Erdbebensicherung vorgesehen. Das Dämpferelement 16 ist dabei auf einer Seite direkt mit dem Lagerelement verbunden. Auf seiner anderen Seite ist das Dämpferelement 16 an einer Halterung 15 angebracht, die wiederum mit dem Bauteil 12 verbunden ist.

Bei einer Bewegung des Kippteils 1 relativ zu dem Lagerelement 2 findet eine Gleitbewe gung an der Gleitfläche 5 und an dem Flanschbereich des Bolzens 4 in dem Kippteil 1 statt. Das Kippteil 1 ist in Richtung der Bolzenachse nicht verschiebbar. Da das Kippteil 1 eine konvexe Oberfläche besitzt, ist nach diesem Ausführungsbeispiel das Kippteil 1 entlang der Gleitfläche 5 verschiebbar und ansonsten frei drehbar.

Für eine Verschiebbarkeit des Kippteils entlang einer konkaven Oberfläche bezogen auf das Kippteil ist ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2, 4, 6 und 8 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Kippteil 1' eine konkave Oberfläche, die eine Gleit fläche 5' mit dem Lagerelement 2' ausbildet. Das Kippteil 1' ist mit einer Dämpferplatte 6' ausgestattet, die zusammen mit dem Lagerelement 2' von einem Bolzen 4' durchgriffen ist. Der Bolzen 4' weist einen Spannfuß 41', einen Mittelbereich 42' und einen Spannkopf 43 auf, wobei der Spannkopf 43 formschlüssig mit dem Kippteil 1' und der Dämpferplatte 6' verbunden ist. Der Bolzen 4' ist an seinem Spannfuß 41' in radialer Richtung von einem Spalt 44' umgeben und liegt an dem Flanschbereich zwischen dem Mittelbereich 42' und dem Spannfuß 41' an dem Lagerelement 2' an, wobei die Anlagefläche auf die kugelförmi ge Krümmung der Gleitfläche 5' abgestimmt ist.

Das Lagerelement 2' ist über eine Aufnahme 7' mit einem Bauteil 13' verbunden. Die Auf nahme 7' ist dabei über ein Klemmelement 8', wie einen Klemmring, eine Halbschale oder einen Rahmen, an dem Lagerelement 2' gehalten.

Das Kippelement 1' ist über zwei Gleiteinrichtungen 9' und 10' mit einem Bauteil 11' ver bunden, das Verankerungen 12' für die Befestigung besitzt.

Entsprechend Fig. 8 ist zwischen dem Kippteil 1' und dem Lagerelement 2' ein Dämpfer element 16' vorgesehen, das zur Energiedissipation für unerwünschte kinematische Energie, beispielsweise durch ein Erdbeben verursacht, dient. Das Dämpferelement 16' ist auf seiner einen Seite mit dem Klemmelement 8' verbunden, welches an dem Lagerelement 2' an greift. Auf seiner anderen Seite ist das Dämpferelement 16' mit einer Halterung 15' verbun den. Die Halterung 15' ist an der einen Platte 102 der zweiten Gleiteinrichtung 10' befestigt und somit fest mit dem Kippteil 1' verbunden.

Claims

1. Lager zur Aufnahme von Lagerkräften zwischen Bauteilen, insbesondere Kalottenla ger, mit einem Kippteil (1, 1') und einem Lagerelement (2, 2'), wobei zwischen dem Kippteil (1, 1') und dem Lagerelement (2, 2') eine Gleitfläche (5, 5') ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kippteil (1, 1') und dem Lagerelement (2, 2') eine Sicherungseinrichtung (4, 4') aufgenommen ist, die relative Kippbewegungen und Drehbewegungen des Kippteils (1, 1') gegenüber dem Lagerelement (2, 2') er laubt und das Lager gegenüber abhebenden Kräften zusammenhält.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung durch einen Bolzen (4, 4') gebildet ist, der das Kippteil (1, 1') und das Lagerelement (2, 2') zumindest teilweise durchgreift.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4, 4') einen dün nen Mittelbereich (42, 42'), einen dickeren Spannfuß (41, 41') und einen dickeren Spannkopf (43, 43') aufweist.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4, 4') auf einer Seite formschlüssig in dem Kippteil (1, 1') oder dem Lagerelement (2, 2') aufgenommen ist und auf seiner anderen Seite von einem ringförmigen Spalt (44, 44') umgeben ist.

5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (5, 5') kugelförmig ausgebildet ist.

6. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (2) konkav und das Kippelement (1) konvex ausgebildet ist, der Bolzen (4) im Lagerelement (2) formschlüssig aufgenommen ist und im Kippteil (1) in radia ler Richtung zu dem Bolzen (4) ein Spalt (44) gebildet ist, wobei ein sich verjüngen der Flanschbereich zwischen dem Spannkopf (43) und dem Mittelbereich (42) des Bolzens (4) an dem Kippteil (1) anliegt.

7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschbereich kugelför mig ausgebildet ist, wobei die Krümmung dieses Bereichs auf die Krümmung der Gleitfläche (5) abgestimmt ist.

8. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager element (2') konvex und das Kippelement (1') konkav ausgebildet ist, der Bolzen (4') im Kippelement (1') formschlüssig aufgenommen ist und im Lagerelement (2') in ra dialer Richtung zu dem Bolzen (4') ein Spalt (44') gebildet ist, wobei sich ein verjün gender Flanschbereich zwischen dem Spannfuß (41') und dem Mittelbereich (42') des Bolzens (4') an dem Lagerelement (2'9) anliegt.

9. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschbereich kugelför mig ausgebildet ist, wobei die Krümmung dieses Bereichs auf die Krümmung der Gleitfläche (5') abgestimmt ist.

10. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager mit einer Gleiteinrichtung (9, 9', 10, 10') ausgestattet ist.

11. Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleiteinrichtung (9, 9', 10, 10') jeweils aus zwei Platten (91, 92, 101, 102) gebildet ist, zwischen denen eine senkrecht zur Bolzenachse verlaufende Gleitfläche ausgebildet ist.

12. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils in einer Richtung verschiebbare Gleiteinrichtungen (9, 9', 10, 10') vorgesehen sind.

13. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (2, 2') mit einem stationären Bauteil (13, 13') verbunden ist und das Kippteil (1, 1') über mindestens eine Gleiteinrichtung (9, 9', 10, 10') mit einem be weglich gelagerten Bauteil (11, 11') verbunden ist.

14. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegung des Kippteils (1, 1') relativ zu dem Lagerelement (2, 2') gedämpft ist.

15. Lager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung zwischen dem Kippteil (11') und dem Lagerelement (2, 2') als Erdbebensicherung ausgebildet ist.

16. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gleitfläche (5, 5') eine Schicht aus Hartchrom und/oder Polytetrafluorethylen vor gesehen ist.

17. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Kippteil (1, 1') eine Dämpferplatte (6, 6') vorgesehen ist.

18. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerelement (2, 2') mit einem Brückenpfeiler und das Kippelement (1, 1') mit einer Brücke verbunden ist.