DE8104817U1 - "bewehrtes elastomer-lager fuer bauwerke, insbesondere bruecken" - Google Patents
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Description
MÖNCHEN 21 31.März 1982
Q 81 OH 817.3
Vorspann-Technik·GmbH, Am Sandbach 5, ^030 Ratingen
Bewehrtes Elastomer-Lager für Bauwerke,
insbesondere Brücken
Die Erfindung betrifft ein bewehrtes Elastomer-Lager, das für Bauwerke, insbesondere
Brücken bestimmt ist und aus mindestens einer beidseitig mit je einer Stahlplatte durch
Vulkanisation verbundenen Elastomer-Schicht besteht. Bei solchen bewehrten Elastomer-Lagern,
die meist aus mehreren zwischen Stahlplatten liegenden Elastomer-Schichten bestehen
und nur in Ausnahmefällen sich mit einer beidseitig mit Stahlplatten belegten Elastomer-Schicht
begnügen können, werden die. Elastomer-Schichten und Stahlplatten durch Spezialvulkanisation
schub- und abrißfest miteinander verbunden.
Bei bisher bekannten derartigen Elastomer-Lagern (DE-GM 1 755 *J37) besitzen diese allseits
senkrechte Begrenzungsflächen,in denen die frei umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht
und der umlaufende Rand des Lagers in Flucht liegen. Bei Belastung eines solchen Lagers
versucht zunächst das Elastomer seitlich zwischen den Stahlplatten herauszuquellen, wird
aber über den Schubverbund zwischen Elastomer und den Stahlplatten daran gehindert, so daß
die umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-
-2-
Schicht sich konvex wölben, wobei im Randbereich hohe Schubspannungen in der Verbundfuge
Elastomer-Stahl entstehen. Hierbei entsteht im Elastomer ein Spannungszustand ähnlieh
wie bei einer eingeschlossenen Flüssigkeit. Die seitlichen freien Stirnflächen der
Elastomer-Schicht, die im unbelasteten Zustand des Lagers senkrecht verlaufen, wölben sich
also bei Belastung des Lagers nach außen, und die Schubspannung zwischen Elastomer und Stahlplatte
erreicht ihren größten Wert am Rande des Lagers. Die Tragfähigkeit eines solchen Elastomer-Lagers
ist im wesentlichen bestimmt durch die starke Auswölbung der Stirnflächen der Elastomer-Schicht und die hohen Schubspannungen
im Randbereich zwischen Elastomer und Stahlplatte. Dieser Randbereich ist bei Belastung
des Lagers der am stärksten beanspruchte und damit gefährdeste Bereich des Lagers, besonders
der Rand an den Stahlplatten. Ein Bruch bei überbelastung des Lagers wird von seinem Rand
her eingeleitet. Zu der Schubbeanspruchung des Randes entstehen zusätzlich Abrißkräfte, die
sich an der Stahlplattenkante konzentrieren, an der dann meist bei höherer Belastung des
Lagers das Elastomer von der Stahlplatte abreißt. Zuvor quillt bei höherer Belastung des
Lagers das Elastomer zusätzlich über die Stahlkante nach oben bzw. nach unten, so daß die
Stahlkante in das Elastomer einschneidet und den Abriß beschleunigt. Derartige Punkte sind
aus der Elastizitätstheorie als Singularitätspunkte bekannt; sie bedeuten einen unkontrollierbaren,
auf engem Raum konzentrierten
Anstieg der Spannungen und Verformungen und sind Ursache eines frühzeitigen Materialbruches.
Ähnlich ist das Verhalten des Lagers bei der Aufnahme von Verdrehungen. Bei Beanspruchung
durch die Verschiebungen der Brücke stellt sich das Lager schräg, wobei die Stahlplatten
keinen Widerstand leisten.
Die Steifigkeit und damit die Federkennlinie eines bewehrten Elastomer-Lagers hängt nicht
nur von dem Elastizitätsmodul des Elastomers ab, sondern vorwiegend von den geometrischen
Daten des Lagers. Eine im Verhältnis der Grundrißfläche dicke Elastomer-Schicht bewirkt eine
weiche Lagerung, eine dünnere Schicht eine steife Lagerung. Entsprechend wachsen die
Schubspannungen und damit die Gefahr des Abrisses am Lagerrand bei zunehmender Dicke der
Elastomer-Schichten. Hierdurch sind einer gewünschten Gestaltung des Lagers für eine weiche
Lagerung enge Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bewehrtes Elastomer-Lager der eingangs genann-r
ten Art so auszugestalten, daß die Gefahr des Abrisses des Elastomers vom Stahlplattenrand
vermieden und so die Sicherheit eines solchen Lagers und dessen Belastbarkeit wesentlich gesteigert
wird.
Diese Aufgabe ist bei einem bewehrten Elastomer-Lager der eingangs definierten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die frei umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht konkav
• · Il I I
ausgebildet sind und deren beidseitigen Stahlplatten über den an sie angrenzenden Rand der
Elastomer-Schicht hinausragen.
Durch die konkave Ausbildung der umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht wird deren
Auswölben bei Belastung des Lagers in zumindest geringen Grenzen gehalten, da jedenfalls ein
Teil der Auswölbung durch die vorgegebene konkave Form aufgefangen wird. Durch die Auskragung
der Stahlplatten über den an sie angrenzenden Rand der Elastomer-Schicht kommt die Stahlplattenkante
mit dem Elastomer nicht in Berührung. Der Singularitätspunkt mit der gefährlichen Konzentration
von Spannungen und Verformungen wird vermieden. Auch bei hoher Belastung eines solchen
Lagers ist die Auswölbung der Elastomer-Schicht gegenüber der bisherigen Lagerausführung relativ
gering, und ein Abriß des Elastomers von dem Stahlplattenrand tritt nicht auf. Ein solches
Lager hat damit eine größere Bruchsicherheit und damit auch höhere Belastbarkeit.
Es ist zwar bereits ein bewehrtes Elastomer-Lager bekannt (DE-GM 1 861 230), dessen Stahlplatten
über den Rand der Elastomer-Schicht hinausragen. Bei diesem Lager ist es jedoch nicht erforderlich, Stahlplatten und Elastomer-Schicht
miteinander zu vulkanisieren; vielmehr ist die Oberfläche der Bewehrungsplatten aufgerauht,
um die bei Vertikalbelastung der elastischen Schicht auftretenden Horizontalsprengkräfte
einwandfrei an die Korizontalbewehrungsbleche einzuleiten. Hierbei soll der überragende
• · I
• · · · ■ 1
Randbereich der Stahlplatten lediglich eine Trennung der Elastomer-Schicht auch bei
Belastung des Lagers garantieren. Die frei umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht
sind dabei eben ausgebildet.
Andererseits ist es bei Gummilagern anderer Art ebenfalls bekannt (DE-OS 2 200 315), bei denen
Kehlungen des Gununilagerkörpers zwischen dessen ringförmigen Bewehrungen die Spannungsverhältnisse
in den Randzonen beim Belasten des Lagers verbessern sollen. Das Problem des Abreißens
der Elastomer-Sch-icht in dessen Randzone besteht dabei jedoch nicht, weil dort die als
Bandage wirkenden Stahlringe von ihrer nach innen gerichteten Stirnfläche über Druckkräfte
auf die Elastomer-Schicht einwirken, während bei dem Elastomer-Lager gemäß der Erfindung
infolge des Schichtaufbaus von Elastomer-Körper
und Stahlplatte diese durch Schubspannungen aufeinander einwirken, was erst das Problem des
Abreißens des Elastomers von der Stahlplatte auftreten läßt.
Schließlich ist auch schon ein bewehrtes Elastomer-Lager
anderer Bauweise bekannt, bei dem dj^ beidseitigen Gummischichten nicht mit bewehrenden
Metallplatten außen belegt sind, sondern unmittelbar am Bauwerk anliegen (DE-OS 2 324 195).
Zwar sind auch dort die umlaufenden Stirnflächen der Gummiplatten konkav ausgebildet, um Randspannungen
herabzumindern. Mit dieser Maßnahme allein ist jedoch die hier gestellte Aufgabe
nicht zu lösen. Hierbei ist nämlich zu berücksichtigen, daß der Randbereich der Elastomer- ^
Schicht kritisch ist durch Abriß der Elastomer- | Schicht von der sie bewehrenden Stahlplatte.
Dieses Abreißen ist nun aber bedingt einerseits durch hohe Schubspannungen zwischen Stahlplatte
und Elastomer-Schicht infolge der durch Belastung eintretenden Auswölbung der mit der
Stahlplatte vulkanisierten Elastomer-Schicht und andererseits durch Einschneiden der Kante
der Stahlplatte in die sich auswölbende Elastomer-Schicht. Um diesen beiden zwar voneinander
unabhängigen, aber in ihrer Auswirkung gleichwirkenden Gefahren zu begegnen, ist es notwendig,
daß erfindungsgemäß das durch Auswölbung eintretende Abreißen der Elastomer-Schicht
durch konkave Ausbildung deren umlaufenden Stirnflächen und das Einschneiden der Elastomer-Schicht
durch Hinausragen der Bewehrungsstahlplatten vermieden wird. Erst beide Maßnahmen
lassen das Abreißen der Elastomer-Schicht von den Stahlplatten des beanspruchten Lagers
sicher vermeiden und damit dessen Belastbarkeit ganz erheblich steigern.
Durch die hier vorgeschlagene Formgebung eines solchen Elastomer-Lagers ist auch dessen Ausführung
mit relativ dicken Elastomer-Schichten und somit Lager für eine weichere Lagerung mög-
JO lieh. Da nämlich die Auswölbung der Stirnflächen
der Elastomer-Schicht unmittelbar mit deren Dicke zusammenhängt, kann man mit dieser Lagerform
dickere Elastomer-Schichten verwenden.
-7-
Die Schichtdicke des Elastomers beeinflußt wiederum die Steifigkeit des Lagers bei senkrechter
Belastung. Dicke Elastomer-Schichten ergeben ein "weiches Lager". Damit eignet sich
diese Lagerform sehr gut für federnde, stoßunempfindliche Lagerungen.
Die Lager der erfindungsgemäßen Art können verschiedenen Querschnitts, beispielsweise
rechteckig oder rund ausgeführt sein. Die konkave Stirnfläche der Elastomer-Schicht des
Lagers kann mit stetiger Krümmung, z.B. kreisrund oder parabelförmig oder aber auch als
Polygonzug (z.B. als Trapez) ausgeführt werden.
In den Zeichnungen sind bewehrte Elastomer-Lager sowohl der bekannten als auch der erfindungsgemäßen
Art in einer jeweils beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
Es zeigen:
Fig. la ein solches Lager bisher bekannter Bauweise in unbelastetem Zustand;
Fig. Ib das gleiche Lager bekannter Art in belastetem Zustand;
Fig. 2a ein Lager gemäß der Erfindung in
unbelastetem Zustand; 30
Fig. 2b das Lager gemäß Fig. 2a in belastetem Zustand und
Fig. 3 ein Lager gemäß der Erfindung im
Schnitt in einer weiteren Ausführungsform. _g_
Bei dem in Pig. 1 schaubildlich wiedergegebenen Lager bekannter Bauweise sind die frei
umlaufenden Stirnflächen 1 der beiden Elastomer-Schichten 2 flach ausgebildet, stehen
also senkrecht, solange das Lager unbelastet ist, und die mit den Elastomer-Schichten
durch Vulkanisation verbundenen Stahlplatten 3 haben den gleichen waagerechten Querschnitt
wie die Elastomer-Schichten 2, so daß die umlaufenden Stahlplattenränder 4 mit den zugehörigen
Stirnflächen 1 der Elastomer-Schichten 2 bei Nichtbelastung des Lagers in Flucht
liegen.
Wird dieses Lager nun gemäß Pig. Ib belastet, erfahren die frei umlaufenden Stirnflächen 1
der Elastomer-Schichten 2 eine starke Auswölbung, wobei an der umlaufenden Verbindungslinie
zwischen Elastomer-Schicht 2 und angrenzender Stahlplatte 3 eine hohe Gefahr des
Abrisses des Elastomers vom Stahl besteht, die noch gesteigert wird, wenn das sich auswölbende
Material der Elastomer-Schicht 2 über die Ränder der angrenzenden Stahlplatten 3 überquillt.
Bei dem unbelasteten Lager gemäß der Erfindung entsprechend Fig. 2a sind die frei umlaufenden
Stirnflächen 1 der Elastomer-Schichten 2 konkav ausgebildet, und deren beidseitigen Stahlplatten
3 ragen über den an sie angrenzenden Rand 1I
der Elastomer-Schicht 2 hinaus.
Wird ein solches erfindungsgemäßes Lager -
entsprechend der Darstellung der Fig. 2b belastet, so erfahren die umlaufenden Stirnflächen
1 der Elastomer-Schichten 2 allenfalls eine geringe Auswölbung, und der Rand l\ zwisehen
Elastomer und Stahlplatten bleibt ohne Abrißgefahr.
In Fig. 3 ist in einem senkrechten Schnitt ein einschichtiges rundes Lager gemäß der Erfindung
in unbelastetem Zustand wiedergegeben.
Claims (1)
- ιι·#·* »·ιιSchiit; zanspruch:Bewehrtes Elastomer-Lager für Bauwerke, insbesondere Brücken, mit mindestens einer beidseitig mit je einer Stahlplatte durch Vulkanisation verbundenen Elastomer-Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die frei umlaufenden Stirnflächen (1) der Elastomer-Schicht (2) konkav ausgebildet sind und deren beidseitigen Stahlplatten (3) über den an sie angrenzenden Rand (4) der Elastomer-Schicht hinausragen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19818104817U DE8104817U1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | "bewehrtes elastomer-lager fuer bauwerke, insbesondere bruecken" |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19818104817U DE8104817U1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | "bewehrtes elastomer-lager fuer bauwerke, insbesondere bruecken" |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8104817U1 true DE8104817U1 (de) | 1982-07-08 |
Family
ID=6724900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19818104817U Expired DE8104817U1 (de) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | "bewehrtes elastomer-lager fuer bauwerke, insbesondere bruecken" |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8104817U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012205090A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Repower Systems Se | Getriebelagerung einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Warten einer Getriebelagerung |
WO2013143642A3 (de) * | 2012-03-29 | 2014-10-09 | Repower Systems Se | Getriebelagerung einer windenergieanlage, windenergieanlage und verfahren zum warten einer getriebelagerung |
-
1981
- 1981-02-20 DE DE19818104817U patent/DE8104817U1/de not_active Expired
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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