EP0058971A2 - Elastomeres Topflager für Bauwerke - Google Patents

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EP0058971A2
EP0058971A2 EP82101302A EP82101302A EP0058971A2 EP 0058971 A2 EP0058971 A2 EP 0058971A2 EP 82101302 A EP82101302 A EP 82101302A EP 82101302 A EP82101302 A EP 82101302A EP 0058971 A2 EP0058971 A2 EP 0058971A2
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EP
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bearing
elastomer
pot
elastomeric
elastomer layer
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EP82101302A
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EP0058971B1 (de
EP0058971A3 (en
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Boris Dr.Ing. Topaloff
Peter Dip.-Ing. Poier
Karl-Otto Hinz
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Vorspann Technik GmbH
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Vorspann Technik GmbH
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    • 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
    • E01D19/042—Mechanical bearings
    • E01D19/047—Pot bearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • E01D19/041—Elastomeric bearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/36—Bearings or like supports allowing movement

Definitions

  • the invention relates to an elastomeric pot bearing for buildings, in particular bridges, with a pot and a lid engaging in it, and an elastomer washer enclosed between them and forming the deformable part of the bearing when it is stressed.
  • Such pot bearings are known to absorb vertical loads, e.g. a bridge, the inclusion of rotations of the support point, horizontal displacements and horizontal forces if the camp is planned as a fixed point of the building in question like a bridge.
  • Previously known pot bearings of this type consist of a cylinder pot with a cover. There is a circular elastomer disc in the cylinder cup, which makes up the deformable part of the bearing.
  • the lid presses on the elastomer disc, which cannot deflect because it is enclosed in the pot.
  • a tension state arises in the elastomer disc, similar to that of an enclosed liquid.
  • At Stress caused by a twisting of the support point of the bridge deforms the elastomer disc in a wedge shape by making one half wedge-shaped thicker and the other half wedge-shaped thinner.
  • the model of the enclosed liquid can also be applied to the rotation.
  • sealing tapes which are inserted in the edge region of the elastomer disk.
  • Different variants of sealing tapes are used, such as tapes made of metal or plastic, tapes with rectangular or angular cross sections or tapes as chains, which consist of individual chain links connected to one another.
  • these sealing tapes always remain a weak point of the pot bearing.
  • the sealing tapes fail first. Especially with repeated twists, the edge of the disc grinds along the cylinder wall and becomes pinched and destroyed the gap between the cylinder wall and cover.
  • the invention has for its object to design an elastomeric pot bearing of the type defined in such a way that the inserted elastomer disc does not jam into the gap between the pot wall and the lid and can be destroyed or otherwise impaired in its functioning.
  • the elastomer washer is connected on both sides to a steel plate by vulcanization and is thus designed as a reinforced elastomer bearing, the steel plates on both sides of which protrude beyond the edge of the elastomer layer adjacent to them. Because of this design, the elastomer layer cannot penetrate into the gap between the inner wall of the pot and the lid. This is prevented to an even greater extent by the fact that the freely rotating end faces of the elastomer layer are concave.
  • the reinforced elastomeric bearing can be constructed in one layer or, for larger rotations, also in multiple layers.
  • An elastomeric pot bearing is already known (DE-OS 1 806 628), in which the elastomer layer is back in relation to the pot and lid is offset. Because of this measure, however, there is no reliable guarantee that no elastomer can penetrate into the gap between the pot and the lid when the bearing is under high load. In this pot bearing, the elastomer cushion is also not equipped with vulcanized steel plates on both sides.
  • the steel plates of the reinforced elastomeric bearing leave a pot bearing according to the invention a small gap to the pot wall, so that no clamping forces arise when twisted.
  • the edge surface of the bearing bulges out without reaching the cup wall and the gap between the cup wall and the steel plate.
  • the bulge only reaches the edge of the pot when there is a greater load, which then prevents further bulging. This creates an additional border of the elastomer at high loads without the elastomer reaching the gap between the pot and the steel plate or lid and possibly being pinched here.
  • the reinforced elastomer bearing used here for such an elastomeric pot bearing is designed such that the freely rotating end faces 1 of the elastomer disc 2 are concave and the steel plates 3 on both sides protrude beyond the edge 4 of the elastomer layer 2 adjacent to them.
  • This elastomer bearing designed in this way sits between the cylinder pot 5 and the cover 6 engaging in it. As long as this pot bearing is not loaded (FIG. 1), the peripheral end face 1 of the elastomer layer 2 retains its concave shape. If the bearing is now loaded (Fig.

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Abstract

Elastomeres Topflager für Bauwerke, insbesondere Brücken, mit einem Topf und einem in ihn eingreifenden Deckel sowie einem zwischen ihnen eingeschlossenen, den verformbaren Teil des Lagers bei dessen Beanspruchung bildenden Elastomer-Lager, dessen Elastomer-Schicht an ihren frei umlaufenden Stirnflächen konkav ausgebildet ist und dessen beidseitige Stahlplatten über den an sie angrenzenden Rand der Elastomer-Schicht hinausragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elastomeres Topflager für Bauwerke, insbesondere Brücken, mit einem Topf und einem in ihn eingreifenden Deckel sowie einer zwischen ihnen eingeschlossenen, den verformbaren Teil des Lagers bei dessen Beanspruchung bildenden Elastomer-Scheibe. Solche Topflager dienen bekanntlich der Aufnahme der vertikalen Auflast, z.B. einer Brücke, der Aufnahme von Verdrehungen des Auflagerpunktes, von Horizontalverschiebungen und von Horizontalkräften, wenn das Lager als Festpunkt des betreffenden Bauwerkes wie einer Brücke geplant ist.
  • Bisher bekannte Topflager dieser Art bestehen aus einem Zylindertopf mit einem Deckel. In dem Zylindertopf liegt eine kreisrunde Elastomer-Scheibe, die den verformbaren Teil des Lagers ausmacht. Bei Beanspruchung des Topflagers durch das Gewicht der Brücke drückt der Deckel auf die Elastomer-Scheibe, die nicht ausweichen kann, da sie in dem Topf eingeschlossen ist. Es stellt sich ein Spannungszustand in der Elas tomer-Scheibe, ähnlich dem einer eingeschlossenen Flüssigkeit ein. Bei Beanspruchung durch eine Verdrehung des Auflagerpunktes der Brücke verformt sich die Elastomer-Scheibe keilförmig, indem die eine Hälfte keilförmig dicker und die andere Hälfte keilförmig dünner wird. Auch auf die Verdrehung ist das Modell der eingeschlossenen Flüssigkeit übertragbar. Diese Funktionsweise ist jedoch nur dann möglich, wenn gewährleistet ist, daß am Scheibenrand das Elastomer nicht in den Spalt zwischen der Innenwand des Zylindertopfes und dem Deckel gepreßt wird. An dem Modell der eingeschlossenen Flüssigkeit bedeutet das, daß der Deckel am Druckzylinder dicht abschließen muß.Die aufzunehmende Verdrehung erfordert aber eine Mindestbreite des Spaltes zwischen Deckel und Zylindertopf.
  • Dieses Problem hat man bisher mit Hilfe von Dichtungsbändern, die im Randbereich der Elastomer-Scheibe eingelegt werden, zu lösen versucht. Es werden verschiedene Varianten von Dichtungsbändern verwendet wie z.B. Bänder aus Metall oder Kunststoff, Bänder mit rechteckigen oder winkelförmigen Querschnitten oder Bänder als Ketten, die aus einzelnen miteinander verbundenen Kettengliedern bestehen. Diese Dichtungsbänder bleiben jedoch immer ein schwacher Punkt des Topflagers. Bei hoher Belastung versagen als erstes die Dichtungsbänder. Besonders bei den wiederholten Verdrehungen schleift der Scheibenrand entlang der Zylinderwand und wird in dem Spalt zwischen Zylinderwand und Deckel eingeklemmt und zerstört.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastomeres Topflager der eingangs definierten Art so auszugestalten, daß die eingefügte Elastomer-Scheibe nicht in den Spalt zwischen Topfwandung und Deckel einklemmen und zerstört oder sonstwie in ihrer Funktionsweise beeinträchtigt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist bei einem solchen elastomeren Topflager erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elastomer-Scheibe beidseitig mit je einer Stahlplatte durch Vulkanisation verbunden und so als bewehrtes Elastomer-Lager ausgebildet ist, dessen beidseitigen Stahlplatten über den an sie angrenzenden Rand der Elastomer-Schicht hinausragen. Aufgrund dieser Ausbildung kann die Elastomer-Schicht nicht in den Spalt zwischen Topfinnenwandung und Deckel eindringen. Dies wird in noch erhöhterem Maß dadurch verhindert, daß die frei umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht konkav ausgebildet sind. Hierbei kann das bewehrte Elastomer-Lager einschichtig oder für größere Verdrehungen auch mehrschichtig ausgebildet sein.
  • Es ist zwar bereits ein elastomeres Topflager bekannt (DE-OS 1 806 628), bei dem die Elastomer-Schicht gegenüber Topf und Deckel zurückversetzt ist. Aufgrund dieser Maßnahme ist jedoch bei hoher Belastung des Lagers keine sichere Gewähr dafür gegeben, daß kein Elastomer in den Spalt zwischen Topf und Deckel eindringen kann. Bei diesem Topflager ist außerdem das Elastomer-Kissen nicht mit beidseitigen aufvulkanisierten Stahlplatten ausgerüstet.
  • Auch bei einem ferner bekannten Gummilager ("Der Bauingenieur", 39 (1964), Heft 2, Seite 63 Abb. 29) sind mit ihm die beidseitigen Stahlplatten nicht vulkanisiert, demnach kein Bestandteil desselben und dienen daher auch nicht dessen Bewehrung. Vielmehr sind die beiden Stahlplatten dort Bestandteil der stählernen Festhaltekonstruktion.
  • Die Stahlplatten des bewehrten Elastomer-Lagers lassen einem Topflager gemäß der Erfindung einen geringen Spalt zur Topfwand frei, damit bei Verdrehungen keine Klemmkräfte entstehen. Durch den Ersatz der Elastomer-Scheibe durch ein bewehrtes Elastomer-Lager mit den Konstruktionsmerkmalen der überkragenden Stahlplatten und evtl. konkaven Stirnflächen wird das Problem der Dichtigkeit gelöst und damit der schwache Punkt der bisherigen Ausführungsform beseitigt, denn das Elastomer kommt nicht mehr in Berührung mit dem Spalt zwischen Topfwandung und den Bewehrungsplatten bzw. Deckel und läuft nicht Gefahr, in den Spalt eingeklemmt zu werden. Die Funktionsweise der eingeschlossenen Flüssigkeit wird von dem Elastomer auch bei dieser Bauart beibehalten, sie wird aber durch die Bewehrungsplatten erzwungen und ist nicht auf eine komplizierte Dichtung angewiesen.
  • Bei Belastung des Lagers wölbt sich die Randfläche des Lagers aus, ohne die Topfwand und den Spalt zwischen Topfwand und Stahlplatte zu erreichen. Erst bei größerer Belastung erreicht die Auswölbung den Topfrand, der dann ein weiteres Auswölben vermeidet. Es entsteht dadurch bei hohen Belastungen eine zusätzliche Einfassung des Elastomers, ohne daß dabei das Elastomer den Spalt zwischen Topf und Stahlplatte bzw. Deckel erreicht und eventuell hier eingeklemmt wird.
  • In der Zeichnung ist ein elastomeres Topflager der erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform in einem , abgerissenen Querschnitt schematisch veranschaulicht. Es zeigen:
    • Fig. 1 das Topflager in unbelastetem Zustand und
    • Fig. 2 das Topflager in belastetem Zustand.
  • Das hier für ein solches elastomeres Topflager verwendete bewehrte Elastomer-Lager ist so ausgebildet, daß die frei umlaufenden Stirnflächen 1 der Elastomer-Scheibe 2 konkav ausgebildet sind und deren beidseitigen Stahlplatten 3 über den an sie angrenzenden Rand 4 der Elastomer-Schicht 2 hinausragen. Dieses so ausgebildete Elastomer-Lager sitzt zwischen dem Zylindertopf 5 und dem in ihm eingreifenden Deckel 6. Solange dieses Topflager unbelastet ist (Fig. 1), behält die umlaufende Stirnfläche 1 der Elastomer-Schicht 2 ihre konkave Gestalt. Wird das Lager nun aber belastet (Fig. 2), wird die Stirnfläche 1 der Elastomer-Schicht 2 - beginnend aus ihrer Ausgangslage 1' - allmählich nach außen gewölbt, bis sie - bei großer Belastung des Lagers - in ihrer Endlage 1" zur Anlage an die innere Zylinderwandung des Topfes gelangt. Wenn auch bereits in den meisten Fällen genügt, daß die Stahlplatten, nämlich die untere Stahlplatte 3 über den an sie angrenzenden Rand 4 der Elastomer-Schicht 2 des bewehrten Elastomer-Lagers hinausragt, um ein Eindringen von Elastomermaterial in den Spalt 7 zwischen Topf 5 und Deckel 6 zu verhindern, wird dies umso mehr erreicht durch die konkave Ausbildung der frei umlaufenden Stirnflächen 1 der Elastomer-Schicht 2 des Elastomer-Lagers.

Claims (3)

1. Elastomeres Topflager für Bauwerke, insbesondere Brücken, mit einem Topf und einem in ihn eingreifenden Deckel sowie einer zwischen ihnen eingeschlossenen, den verformbaren Teil des Lagers bei dessen Beanspruchung bildenden Elastomer-Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Scheibe (2) beidseitig mit je einer Stahlplatte (3) durch Vulkanisation verbunden und so als bewehrtes Elastomer-Lager ausgebildet ist, dessen beidseitigen Stahlplatten (3) über den an sie angrenzenden Rand (4) der Elastomer-Schicht (2) hinausragen.
2. Topflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frei umlaufenden Stirnflächen (1) der Elastomer-Schicht (2) konkav ausgebildet sind.
3. Topflager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewehrte Elastomer-Lager mehrschichtig ausgebildet ist.
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