DE4402608A1 - Lager mit Kraftsensor - Google Patents

Lager mit Kraftsensor

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DE4402608A1
DE4402608A1 DE19944402608 DE4402608A DE4402608A1 DE 4402608 A1 DE4402608 A1 DE 4402608A1 DE 19944402608 DE19944402608 DE 19944402608 DE 4402608 A DE4402608 A DE 4402608A DE 4402608 A1 DE4402608 A1 DE 4402608A1
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Christian Dr Grueger
Lutz Bunzel
Stefan Witt
Stefan Kretzler
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/42—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by the mode of stressing
    • F16F1/44—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by the mode of stressing loaded mainly in compression
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
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    • F16F2236/00—Mode of stressing of basic spring or damper elements or devices incorporating such elements
    • F16F2236/04—Compression

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager für Bauwerke, welches erlaubt, die Größe der aufgebrachten Belastung zu messen.
Dies wird vor allem dort angewendet, wo Bauwerke statisch un­ bestimmt zu lagern sind und bzw. oder Veränderungen der Lagerung über längere Zeit zu erwarten sind.
In der Festigkeitslehre geht man davon aus, daß viele statisch unbestimmte Bauten, z. B. Brücken, derart auf ihren Auflagern ruhen, daß die in den theoretischen Betrachtungen dazu ermittelten Auflagerkräfte realisiert sind. Die Praxis zeigt aber, daß besonders bei steifen Systemen geringste geometrische Abweichungen in den Auflagern zu relativ großen Kraftverlagerungen führen. Dies hat einerseits Folgen für die Gewährleistung der Lagerhaltbarkeit und Lagersicherheit, andererseits aber auch Konsequenzen für die Realisierung der vorausberechneten Spannungen in den Tragwerken. Zunehmend werden deshalb in ihren Auflagern statisch unbestimmte Bauwerke nach ihren theoretischen Auflagerkräften gelagert. Nachteilig bei dieser Methode ist, daß nach Aufbringung des Bauwerkes auf sein Fundament keine Kontrolle der tatsächlichen Auflagerkräfte mehr möglich ist. Auch die Wirkung von Lagever­ änderungen durch z. B. Setzungserscheinungen auf die Auflagerkraft­ verteilung ist nicht einschätzbar.
Es ist das Ziel der Erfindung, Lager mit Kraftsensoren auszustat­ ten, so daß die o.g. Nachteile vermieden werden.
Wesen der Erfindung ist es, in den Lagern Kraftmeßelemente derart anzuordnen, daß ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit ständig Aussagen über die wirkenden Kräfte möglich sind und die Ausgangs­ signale der Kraftmeßelemente hinreichend unabhängig von wirkenden Querkräften sind.
Erfindungsgemäß ist in den Kraftübertragungselementen mindestens eine Fläche vorgesehen, auf der z. B. ein Dehnmeßstreifen appli­ ziert ist. Bei einem belasteten Elastomerlager z. B. ist in der Berührungsfläche zwischen Krafteinleitungsplatte und Elastomer eine Druckverteilung vorhanden, deren Integral über die Fläche der Auflagerkraft entspricht. Durch Sensoren (z. B. Dehnmeßstreifen) wird die Verformung der Krafteinleitungsplatte infolge der Druck­ verteilung erfaßt. Über einen Kalibrationsfaktor wird diese Verformung einer Kraft zugeordnet.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein montiertes Elastomerlager,
Fig. 2 die Druckverteilung zwischen Elastomer und Krafteinlei­ tungsplatte und
Fig. 3 einen Schnitt durch die Krafteinleitungsplatte.
In Fig. 1 ist ein Elastomerlager als Verbindung zwischen einer Brücke (1) und dem Lagersockel (4) dargestellt. Die Kraft F wird über die Krafteinleitungsplatte (2) in das Elastomerkissen (3) eingeleitet.
Der Schnitt durch eine Krafteinleitungsplatte (2) nach Fig. 3 zeigt die Anordnung der Membran (9). Auf der Membran (9) sind Dehnmeß­ streifen appliziert, deren Ausgangssignale über die Kabel (7) durch die Bohrung (8) nach außen geführt werden. Die Druck­ verteilung (5) aus Fig. 2 führt zu einer Verformung der Membran (9). Diese Verformung wird über die Dehnmeßstreifen (6) in ein elektrisches Signal umgewandelt und z. B. einem Meßgerät (10) zugeführt.

Claims (2)

1. Lager für Bauwerke, gekennzeichnet dadurch, daß an einem oder mehreren Lagerpunkten zwischen dem zu tragenden Bauwerk und dem dazugehörigen Widerlager ein Kraftsensor vorgesehen ist.
2. Lager nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
  • - zur Messung der Auflagerkräfte Kraftübertragungselemente (2) mit Kraftmeßelementen (6), vorzugsweise Dehnmeßstreifen, versehen sind.
  • - zwischen den beiden Kraftübertragungselementen (2) ein Elastomer vorgesehen ist und in diesem Elastomer Kraftmeßelemente eingebracht sind.
  • - im Elastomer ein Druckkissen vorhanden ist und dieses mit einem kraftanzeigenden Element, vorzugsweise einem Drucksensor oder Manometer, verbunden ist.
  • - in den Krafteinleitungsplatten (2) mind. eine Membranfläche (9) eingebracht ist, auf der Dehnmeßstreifen (6) appliziert sind.
  • - die Krafteinleitungsplatten (2) selbst oder im Elastomer (3) eingebrachte Platten Bestandteile eines Kondensators sind.
  • - Kraftübertragungselemente (2) als Biegeelemente zur Kraftmessung ausgebildet sind.
DE19944402608 1994-01-28 1994-01-28 Lager mit Kraftsensor Withdrawn DE4402608A1 (de)

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