DE2849864A1 - Structural component load transfer bearing - has plastically deformable load bearing element and elastomer layer - Google Patents
Structural component load transfer bearing - has plastically deformable load bearing element and elastomer layerInfo
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Abstract
Description
Bezeichnung: Lager Für die Auflagerung von Bauteilen Designation: Storage For the support of components
Die Erfindung betrifft ein Lager mit elastoplastischen Eigenschaften für die Auflagering von Bauteilen, bestehend aus flächigen T@agelementen und/oder Elastomerschichten.The invention relates to a bearing with elastoplastic properties for the support ring of components, consisting of flat table elements and / or Elastomer layers.
Das erfindungsgemäße Lager ist zur Aufmahme von Bauteilen, z.B. zur Verbindung von Platten mit Balken oder Stützkonsolen, Balken mit Balken oder Stptzen mit Stützen vorgesehen und soll alle an Bauleger dieser Art zu stellenden technischen Anforderungen, insbesondare im Bereich des Stahlbetonfertigteilbaues erfüllen können.The bearing according to the invention is to accommodate components, e.g. for Connection of panels with beams or support brackets, beams with beams or posts provided with supports and is intended to provide all technical to builders of this type Requirements, especially in the area of precast reinforced concrete construction.
An Lager dieser Art werden folgende Forderungen gestellt: 1. Sicher Ableitung von senkrecht zur Lagerebene auftretenden Lasten (Eigengewicht und Uerkehrslast) in die unteren Bauteile, ohne -daß bauübliche Verwölbungen oder Rauhheiten der Lagerflächen der angrenzenden Bauteile unzulässig hohe Spannungsspitzen ergeben; 2. Verhinderung unzulässig hoher Kantenpressungen infolge unvermeidbarer Maßabweichungen von der Parallelität zugehöriger Berührungsflächen bei Fsrtigbauteilen und der Uerdrehwinkel infolge vergesehener Bauteilverformungen: 3. Ermaglichung planmäßiger Bauteilverschiebungen in der Lagerebene mit minimalen Rückstellkräften und 4. Wartungsfreiheit und lange Lebensdauer von ca. 50 0 100 Jahren.The following demands are made on bearings of this type: 1. Safe Derivation of loads occurring perpendicular to the storage level (dead weight and traffic load) in the lower components, without the customary arching or roughness of the bearing surfaces the adjacent components result in inadmissibly high voltage peaks; 2. Prevention Inadmissibly high edge pressures due to unavoidable dimensional deviations from the Parallelism of the associated contact surfaces in the case of finished components and the twist angle as a result of foreseen component deformations: 3. Enabling more planned Component displacements in the storage level with minimal restoring forces and 4. freedom from maintenance and a long service life of approx. 50 0 100 years.
Es sind Lager der eingangs genannten Art und ähnlicher Bauweise bekann, die die vorgenannten Aufgaben nicht oder nur teilweise erfüllen, so daß ein Bedürfnis besteht, die vorhandene Lücke durch eine verbesserte Konstruktion auszufüllen.There are bearings of the type mentioned and a similar design known, which do not or only partially fulfill the aforementioned tasks, so that a need consists of filling the existing gap with an improved construction.
Die DE-OS 24 18 438 und die DE-AS 16 58 811 beschreiben Lagerplatten zur Ableitung von Baulasten, wobei die zwischen zwei Bauteilen einsetzbaren Lagerplatten aus gelochten Gummiplatten, also nicht aus kombinierten Schichtelementen bestehen. Die Lochungen sollen den unter Belastung und Verformung verdrängten.Werkstoff aufnehmen. Solche ganzelastomere Lagerplatten eignen sich allenfalls zur Aufnahme zentrisbher Lasten. Exzentrische Lasten, wie sie in alle;Regel auftreten, führen dagegen zu Kantenpressungen, die in ihrer Größe denjenigen ungelochter Gummiplatten vergleichbar sind. Darüber hinaus haben sie auch den Nachteil, daß durch die Lochung die Einreißfestigkeit gegen über der natürlichen Vulkanisationshaut vermindert ist.DE-OS 24 18 438 and DE-AS 16 58 811 describe bearing plates for the derivation of construction loads, whereby the bearing plates that can be inserted between two components made of perforated rubber sheets, i.e. not made of combined layer elements. The perforations should accommodate the material displaced under load and deformation. Such completely elastomeric bearing plates are at most suitable for centric mounting Loads. Eccentric loads, as they occur in all; on the other hand, as a rule, lead to Edge pressures that are comparable in size to those of unperforated rubber sheets are. In addition, they also have the disadvantage that the perforation increases the tear resistance is reduced compared to the natural vulcanization skin.
Wenngleich eine Legerplatte nach der DE-AS 17 59 180 dem letztgenannten Mangel auch abhilft, indem statt der Löcher einvulkanisierte Hohlraumaussparungen vorgesehen sind,wird der wesentliche übrige Nachteil dieser Platten nicht behoben Ferner ist ein Lager der eingangs genannten Art bekannt durch die DE-OS 25 48 447. Dieses Lager besteht aus einem Hauptkörperteil aus elastomerem Werkstoff, einer darauf liegenden nichtmetallischen, Kompressiblen Zwischenschicht und einer diese bedeckenden Schicht aus Kunststoff, wobei der Hauptkörperteil eine Anzahl eingelagerter expansiver Beilageplatten enthält. Das Lager hat jedoch ein relativ instabiles Verhalten und ist nicht geeignet, die-eben genannten Bedingungen zu erfüllen. Auch sind Aufgabe und Lösung dieses volielestischen Lagers anders als beim vorgesehenen teilelestomeren Lager.Although a laying plate according to DE-AS 17 59 180 the latter Defects can also be remedied by vulcanized hollow cavities instead of holes are provided, the main remaining disadvantage of these plates is not eliminated Furthermore, a bearing of the type mentioned is known from the DE-OS 25 48 447. This bearing consists of a main body part made of elastomeric material, a non-metallic, compressible intermediate layer and a this covering layer of plastic, the main body part being a number contains stored expansive shim plates. However, the camp has a relative unstable behavior and is not suitable to meet the conditions just mentioned. The task and solution of this fully aesthetic camp are also different from the one provided part-elastomeric bearings.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hager zu schaffen, das auch über die relativ engen Grenzen Pür die bekannten Lager einsetzbar-ist, eine sichere gleichförmige Ableitung der Last ermöglicht und relativ einfach herstellbar ist. Dieses Lager soll teils elastisch, teils Plastisch auf ihm aufgezwungene Verformungen reagieren.The present invention is therefore based on the object of a lean to create that can also be used beyond the relatively narrow limits of the known bearings, enables a reliable uniform dissipation of the load and is relatively easy to manufacture is. This bearing should be partly elastic, partly plastic deformations imposed on it react.
Die Lösung der gestellten Ausgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß im Bereich technischer durchschnittlicher Lagerbeanspruchung die Tragelemente plastisch und / oder mindestens eine Elastomerschicht über ihren natürliche plastischen Verformungsanteil an der Gesamt-#erformung hinaus plastisch verformbar sind.According to the invention, the solution to the issue provided is seen in that in the area of technical average bearing stress the support elements plastic and / or at least one elastomer layer over their natural plastic Deformation proportion of the total deformation are also plastically deformable.
Durch diese Gestaltung ist es möglich, die Dicke der Elastomerschichten herabzusetzen und zugleich eine stabiler, gleichmäßigere Lager rung der Bauteile zu erzielen.This design makes it possible to adjust the thickness of the elastomer layers reduce and at the same time a more stable, more uniform storage of the components to achieve.
Vorteilhaft ist nach einer Weizerbildung der Werbindung vorgesehen, daß die Tragelemente Platten sind, die aus Metallen bestehen, deren Streckgrenze relativ niedrig, etwa im Bereich = 50 - 150 N/mm2, und deren Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei e= 40 liegen.The advertising binding is advantageously provided after a wheat formation, that the supporting elements are plates made of metals, the yield strength of which is relative low, approximately in the range = 50 - 150 N / mm2, and their elongation at break is very high, at least lie at e = 40.
Es ist ebenso vorteilhaft, wenn die Tragelemants aus Fasern bestehen, deren Streckgrenze gelativ niedrig, etwa im Bereich #= 50 - 150 N/mm² und tieren Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei #= 40% liegen und die fest mit mindestens einer der benachbarten Elastomerschichten,Z.B.It is also advantageous if the carrying elemants are made of fibers, whose yield point is gelatively low, for example in the range # = 50 - 150 N / mm² and animals Elongation at break is very high, at least at # = 40% and the firm with at least one of the adjacent elastomer layers, e.g.
durch Vulkanisation verbunden sind.connected by vulcanization.
Die erfindungsgemäßen Lagerkonstruktionen weisen bei zentrischer Belattung in bestimmten Spannungsintervallen näherungsweise lineare Spannungs-Stauchungslinien auf. Bei einer Lagerverdrehung wird hierdurch erreicht, daß bei Erreichen der zulässigen Lagerbelastung die tatsächliche Spannungsverteilung etwa der mittleren rechnerischen Spannung entspricht. Infolgedessen können wesentlich höhere zulässige Drehwinkel als bei bekannten Lagern ohne Überschreitung der zulässigen Maximalspannung erzielt werden Dies wiederum hat zur Folge, daß alle bauüblichen Toleranzen ausgeglishen werden können.The bearing structures according to the invention have central lathing Approximately linear stress-compression lines in certain stress intervals on. If the bearing rotates, this ensures that when the permissible Bearing load the actual stress distribution approximately the mean calculated Voltage corresponds. As a result, significantly higher permissible angles of rotation can be used than achieved with known bearings without exceeding the permissible maximum voltage This in turn has the consequence that all construction tolerances are smoothed out can be.
Diese Wirkung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß infolge der besonderen Gestaltung der Tragelements und/oder der Elastomerschichten bei Erreichen einer vorbestimmten örtlichen Pressung eine bestimmte, zugeordnete Uerminderung der Lagerhöhe eintritt. Je mehr diese Verformung in den plastischen Bereich fällt, umso ausgeprägter ist der Spannungsauegleich.This effect is achieved according to the invention in that as a result of special design of the support element and / or the elastomer layers upon reaching a predetermined local pressure a specific, associated reduction the storage height occurs. The more this deformation falls into the plastic range, the voltage equilibrium is all the more pronounced.
Da die Plastische Verformbarkeit auf ein endihes Maß begrenzt ist tritt auch keine unerwünschte Ausweiswirkung auf, wie sie z.B. bei Bleilagern verkommt. Hiermit verbunden ist der Vorteil, daß bei einer Überlastung des Lagers durch eine zu hohe Auflast oder durch zu große Verdrehwinkel die Verformung stabilisiert wird, wie des auch bei üblichen Elastomerlagern der Fall isto Anstelle der für die Tragelemente üblichen Stahlbleche aus Stählen mit hoher Streckgrenze können nun Bleche aus relativ billigen Stäh-1Rn oder- aüc:h anderen Metallen mit extrem niedriger ausgeprägter Streckgrenze verwendet werden. In Abhänhigkeit von der Höhe der Streckgrenze und der Dicke der verwendeten Bleche und Elastomerschich ten tritt bei Erreichen bestimmter Lasten und / oder Verdrehwinkel ein örtliches Fließen der als Tragelemente verwendeten Bewehrungsbleche ein. Hierdurch verringert sich irrebersibel die Lagerdicke, und es erfolgt eine Umlagerung der Spannung zum weniger belasteten Rand. Bei geeigneter Auswahl der Schichtdicke ist es möglich, bei zulässiger $Lagerbelastung und/oder Lagerverdrehung eine angenähert gleichförmige Spannungsverteilung zu erzielen.Because the plastic deformability is limited to an ultimate degree there is also no undesirable identification effect, as is the case with lead stores, for example. This has the advantage that if the bearing is overloaded by a excessive load or the deformation is stabilized due to excessive twist angles, as is the case with conventional elastomer bearings instead of the one for the support elements Usual steel sheets made from steels with a high yield strength can now make sheets from relatively cheap ste-1Rn or-also: h other metals with extremely lower pronounced Yield strength can be used. Depending on the level of the yield point and the thickness of the sheet metal and elastomer layers used occurs when certain values are reached Loads and / or angles of rotation result in a local flow of those used as support elements Reinforcement plates. This irreversibly reduces the bearing thickness, and the stress is redistributed to the edge that is less stressed. With suitable It is possible to select the layer thickness with a permissible bearing load and / or Bearing rotation to achieve an approximately uniform stress distribution.
Als Werkstoff für die Tragelemente eignet sich beispielsweise Reinsteisen mit einem Kohlenstoffanteil von 0,001%, weichgeglühtes Armco-Eisen, Weicheisen in besonderer Zusammensetzung sowie manganhaltige Siliziumbronze (CuSi2Mn).Pure iron, for example, is suitable as the material for the support elements with a carbon content of 0.001%, soft annealed Armco iron, soft iron in special composition as well as manganese-containing silicon bronze (CuSi2Mn).
Weitere Ausgeataltungen der, Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the invention are set out in the subclaims specified.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen: Fig. 1 eine erste Ausfuehrung eines einfachen Lagers gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein mehrschichtiges Lager der Bauart nach Fig. 1 Fig 3 eine zweite Ausführung eines einfachen Lagers Fig. 4 ein mehrschichtiges Lager dar Bauart nach Fig. 3, Fig. 5 eine Ausführungsform einer Elastomerschicht, Fig.6-8 verschiedene Ausführungsformen eines Tragelements, Fig. 9 eine dritte Ausführungsform eines einfachen Lagers, Fig. 10 eine mehrschichtige Ausführung des Lagers nach Fig. 9, Fig. 11 eine vierte Ausführungsform eines einfachen Lagers und Fig,. 12 eine mehrschichtige Ausführung des Lagers nach Fig. 11.The following are exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing explained in more detail and specifically show: FIG. 1 a first embodiment of a simple bearing according to the invention, FIG. 2 shows a multilayer bearing of the type according to FIG 3 shows a second embodiment of a simple bearing. FIG. 4 shows a multilayer bearing 3, FIG. 5 shows an embodiment of an elastomer layer, FIGS. 6-8 various embodiments of a support element, FIG. 9 shows a third embodiment a simple bearing, FIG. 10 a multilayer design of the bearing according to FIG. 9, FIG. 11 a fourth embodiment of a simple bearing and FIG. 12 a multi-layer design of the bearing according to FIG. 11.
Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Lagers gemäß der Erfindung Zwischen zwei Bauteilen 1,2, beispielsweise zwei Stahl betnnfertigteilen, befindet sich das eigentliche Lager, das aus mehreren aufeinanderliegenden Schichten gebildet ist, die gemeinsam die Lagerwirkung hervorrufen.Fig. 1 shows a simple embodiment of a bearing according to the Invention Between two components 1, 2, for example two prefabricated steel parts, is the actual warehouse, which consists of several layers on top of one another is formed, which together cause the bearing effect.
-Die oberen und unteren Begrenzungsschichten 3 bestehen, wie bei den bekannten Lagern aus einer dünnen Elastomerschicht, beispiels weise Polychloropren. Sie dienen lediglich als Korrosionsschutzschicht für die darunter befindlichen Tragelemente 4 und nehmen an der eigentlichen Lagerwirkung nicht teil. Sie können daher auch fortgelassen oder durch minen anderen Korrcsionschutz ersetzt sein.-The upper and lower boundary layers 3 exist, as with the known bearings made of a thin layer of elastomer, such as polychloroprene. They only serve as a corrosion protection layer for the supporting elements underneath 4 and do not participate in the actual camp effect. So you can too be omitted or replaced by another corrosion protection.
Die Begrenzungsschichten 3 schließen zwischen sich je ein Tragelemen ment 4 zwischen diesen eine Elastomerschicht 5 üblicher Art z,B, eine Gummiplatte oder eine besonders hergestellte Elastomer schicht ein, die noch näher erläutert wird.The boundary layers 3 each close a support element between them ment 4 between these an elastomer layer 5 of the usual type z, B, a rubber plate or a specially produced elastomer layer, which will be explained in more detail will.
Die Tragelemente 4 können gleichartig oder unterschiedlich sowohl hinsichtlich ihrer Dicke, Konstruktion als auch ihrer Festigkeit sein. Maßgebend ist lediglich, daß sie nach anfänglich elastischem Verhalten im Bereich durchschmittlicher technischer Lagerbelastung plastisch und/oder mindestens eine Elastomerschicht 5 über ihren natürlichen plastischen Verformungsanteil an der Gesamtverformung hinaus Plastisch verformbar sind, Die Tragelemente 4 bestehen zweckmäßig aus Metallen oder auch aus asen, deren Streckgrsnze relativ niedrig, etwa im Bereich ven = 50 - 150 K/mm und deren Bruchdehnung sehr hoch, d.h. mindestens # = 40% ist. Für den Fall daß die Tragalemente 4 aus Fasern dieser Beschaffenheit bestehen,' sollen diese fest mit mindestens einer benachbarten Elastomerschicht 5 z0B. durch Vulkanisation verbunden sein. Die Fasern können als Vlies vorliegen oder auch durch Webens Wirken oder dgl. miteinander verbunden sein.The support elements 4 can be both identical or different in terms of their thickness, construction and strength. Authoritative is only that, after initially elastic behavior, it is more average in the area technical bearing load plastic and / or at least one elastomer layer 5 beyond their natural plastic deformation proportion of the total deformation Are plastically deformable, The support elements 4 are expediently made of metals or also from ases, the stretching parameters of which are relatively low, in the range of ven = 50 - 150 K / mm and whose elongation at break is very high, i.e. at least # = 40%. In the case that the support elements 4 consist of fibers of this nature, 'these should firmly with at least one adjacent elastomer layer 5 z0B. by vulcanization be connected. The fibers can be in the form of a fleece or by weaving or the like. Be connected to each other.
Wie Fig. 2 zeigt, kann das Lager auch mehrere Elastomerschichten 5 aufweisen, die mit Tragelementen 4 abwechseln, wobei die oberen und unteren Tragelemente 4 nach außen jeweils von einer Begrenzungsschich 3 beseckt sind.As FIG. 2 shows, the bearing can also have several elastomer layers 5 have, which alternate with support elements 4, the upper and lower support elements 4 are each covered with a delimitation layer 3 to the outside.
Je nach der Anwendungsaufgabe können ein oder mehrere Tragelemente 4 als normale, schubfest mit einer benachbarten Elastomerschicht Z.B.Depending on the application, one or more support elements 4 as normal, shear-proof with an adjacent elastomer layer Z.B.
durch Vulkanisation verbundene Blechplatten 6 ausgebildet sein.be formed by vulcanization connected sheet metal plates 6.
(Fig. 3 und 4)O Die Tragelemente 4 können auch aus einem Kombinationselement bestehen, das aus einem Hohlräume 7,8 oder 9 bildenden Kernteil 10,11 oder 12 und diesen abdeckenden, dünnen Flächenelementen 13.aus Metall, d.h.(Fig. 3 and 4) O The support elements 4 can also consist of a combination element consist of a core part 10, 11 or 12 and forming cavities 7, 8 or 9 these covering, thin surface elements 13. made of metal, i.
Blechen gebildet ist, Dabei sind diese Bleche 13 zweckmäßig fest mit den Kernteilen 10,11 oder 12 z.B. mittels Schweißung verbunden. Die Kernteile 10,11 oder 12 können aus gelochten Blechplatten 10 (Fig.6) oder aus Metallplatten 11,12 (Fig. 7,8) mit mindestens einachsigen Vertiefungen z.B. in der Form wellenförmiger (ii) oder trapezförmiger (12) Vertiefungen bestehen.Sheets is formed, these sheets 13 are expediently fixed with the core parts 10, 11 or 12 are connected e.g. by welding. The core parts 10, 11 or 12 can be made from perforated sheet metal plates 10 (FIG. 6) or from metal plates 11, 12 (Fig. 7,8) with at least uniaxial depressions, e.g. in the form of undulating (ii) or trapezoidal (12) recesses.
Um eine geeignete Elastomerschicht-5 zu erhalten, kann diese auch Hohlkugelelemente z.B. Miktohohlkugeln 14 enthalten, die bei bestimmter Belastung plötzlichen Gestaltsänderungen, z.B. infolge Beulens oder Zerbrechens unterliegen. Bei Erreichen bestimmter örtlicher Druck spannungen seulen die Wendungen der Hxhlkugelelements 14 oder brechen, wobei Sie Schalensteifigkeit naturgemäß verloren geht und eine vorübergehende oder bleibende Dickenverminderung des Lagers eintritt, Eine solche Elastomerschicht 5 kann auch eine geignot Bewehrung 15,z.In order to obtain a suitable elastomer layer-5, this can also be Hollow ball elements contain e.g. Miktohohlkugeln 14, which with a certain load are subject to sudden changes in shape, e.g. as a result of buckling or breaking. When certain local pressure tensions are reached, the turns of the Hxhlkugelelements seulen 14 or break, whereby you naturally lose shell rigidity and a Temporary or permanent reduction in thickness of the bearing occurs, one such Elastomer layer 5 can also be a suitable reinforcement 15, for.
B. in der Form einer gewellten Blech- oder Kunststoffplatte aufweisen.B. in the form of a corrugated sheet metal or plastic plate.
(Fig.5). Im Sonderfall kann eine solche Elastomurschicht'5 auch des Tragelement 4 bilden.(Fig. 5). In special cases, such an Elastomurschicht'5 can also be used Form support element 4.
Lager mit Elastomerschichten 5 gemäß Fig. 5 zeigen die Fig. 9 bis 12 jeweils in einfacher (Fig. 9,11) und mehrschichtiger (Fig. 10,12) Ausführung, wobei jeweils verschiedene Tragelemente 4 verwendet sind LeerseiteBearings with elastomer layers 5 according to FIG. 5 are shown in FIGS. 9 to 12 each in simple (Fig. 9,11) and multilayer (Fig. 10,12) execution, different support elements 4 are used in each case Blank page
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