EP2473677A1 - Lager für ein bauwerk - Google Patents

Lager für ein bauwerk

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Publication number
EP2473677A1
EP2473677A1 EP10770968A EP10770968A EP2473677A1 EP 2473677 A1 EP2473677 A1 EP 2473677A1 EP 10770968 A EP10770968 A EP 10770968A EP 10770968 A EP10770968 A EP 10770968A EP 2473677 A1 EP2473677 A1 EP 2473677A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing element
bearing
sliding
sliding surface
relative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10770968A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anil Anwikar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maurer Soehne GmbH and Co KG
Original Assignee
Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maurer Soehne GmbH and Co KG filed Critical Maurer Soehne GmbH and Co KG
Publication of EP2473677A1 publication Critical patent/EP2473677A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • E01D19/042—Mechanical bearings
    • E01D19/045—Line and point rocker bearings

Definitions

  • the invention relates to a bearing for structures according to the preamble of claim 1.
  • large cantilevered structures in particular bridges, it is necessary to provide a compensation for the occurring elongations at the support points.
  • length changes of more than 1 meter may occur.
  • at least at one support point, usually at several, the building or the bridge against the foundation is displaced.
  • slide bearings are known from the prior art, wherein a fixedly mounted first bearing element is arranged on a structure or a bridge, which is supported on an opposite, connected to the foundation, second bearing element.
  • the shorter bearing element As a rule, it is required that the smaller of the two bearing elements always rests completely on the other bearing element.
  • the length of the longer bearing element on both sides must be longer than the shorter bearing element by the extent of the expansion path. In an exemplary case, an elongation of approximately 1 m is expected for a bridge length of 1 km. In this respect, therefore, in this example, with a length of the shorter bearing element of 2 m, the longer bearing element must be at least 4 m long. In this case, it is necessary that further the bearing elements have sufficient rigidity. Furthermore, it should be noted that the bearing elements have sufficient inherent rigidity, so that point-like or local loads on the sliding surface are avoided. This is the only way to ensure trouble-free gliding over a long period of use.
  • a related problem is that the assembly of a long bearing element resulting from the requirements in a massive design and the associated high weight in the case of particularly high pillars as a foundation only with considerable technical effort is possible.
  • roller bearings were often used in the prior art.
  • a roller is arranged between the upper and the lower bearing element.
  • the upper bearing element moves under a rolling movement of the roller along the lower bearing element.
  • comparatively short bearing elements are sufficient to ensure the necessary displaceability.
  • the longevity of the roller bearings can not, as expected, can be guaranteed.
  • the present high loads lead, in particular under the function-related rolling motion, often to a continued material damage of the soft inner core with a subsequent tearing of the hardened outer periphery. This in turn requires a bridge renovation, which in turn is associated with extremely high costs. Therefore, under all circumstances, it is important to preserve the longevity of appropriate bearings.
  • the object of the present invention is to enable a bearing for structures, in particular bridges, in which, in relation to the leadership can be used with the known plain bearings significantly reduced bearing elements.
  • a bearing for structures initially comprises a first directly or indirectly connected to the building, substantially plate-shaped bearing element. Furthermore, the bearing has a second support element which is supported on the foundation and essentially plate-shaped.
  • the first bearing element has a second bearing element facing sliding surface and the second bearing element facing the first bearing element sliding surface.
  • the first bearing element with the structure or the bridge relative to the second bearing element and the foundation is displaceable.
  • connection of the first bearing element with the building and the second bearing element with the foundation does not necessarily relate to a rigid and firm assembly. Rather, the bearing elements can also be coupled resting or articulated with the building or foundation. At least, the first bearing element is also moved in a longitudinal displacement of the structure, whereas, where the second bearing element remains with the foundation in place.
  • a third substantially plate-shaped bearing element is now arranged between the first and second bearing element.
  • the third bearing element is displaceable, both with respect to the first bearing element, as well as with respect to the second bearing element. This is realized by the opposite sliding surfaces on the third bearing element. This creates a first sliding pair between the Sliding surface on the first bearing element and the associated sliding surface on the third bearing element and a second sliding pair between the sliding surface on the second bearing element and the associated sliding surface on the third bearing element.
  • the total founded path of the first bearing element relative to the second bearing element by adding the Gleitweges from the first to the third bearing element with the sliding path of the second bearing element to the third bearing element, whereby it is possible to use significantly lighter bearing elements. Due to the now largely halved storage paths in the individual slip planes, this consequently also leads to a reduction of the eccentricity with regard to the transfer of the load from the building to the foundation. Especially with high pillars, the buckling load is significantly reduced. To enable appropriate sliding movement in a primary
  • the sliding surfaces in this primary direction basically linear. It is particularly advantageous if the sliding surfaces are flat overall. Thus, in particular the costs in the manufacture and assembly of the bearing elements can be kept low, at the same time the proper investment of the sliding surfaces can be ensured together.
  • the sliding surface of the first bearing element and the associated sliding surface of the third bearing element and / or the sliding surface of the second bearing element and the associated sliding surface of the third bearing element in a cylinder to execute form.
  • the longitudinal displacement is unchanged guaranteed, with a displacement of the sliding surfaces is ensured to each other in deformations of the structure or the bridge transversely to the longitudinal movement, without causing uneven loading conditions in the sliding layers.
  • first and / or second bearing element and / or the third bearing element has guide means which substantially prevent a corresponding relative movement between the bearing elements in the direction of the secondary sliding movement.
  • guide means ensures that, in the case of repeated transverse loading of the first bearing element relative to the second bearing element, there is no displacement of the third bearing element beyond the bearing surfaces.
  • a linear guide can be provided on the one hand in both sliding planes.
  • the first friction coefficient between the mutually facing sliding surfaces of the first and third bearing element is selected differently to the second coefficient of friction between the mutually facing sliding surfaces of the second and third bearing element.
  • this solution can specifically cause a preferred sliding movement.
  • the gliding will take place predominantly in a gliding plane.
  • the third bearing element remains in relative rest to the corresponding bearing element.
  • the first coefficient of friction is smaller than the second coefficient of friction.
  • the third bearing element in the present case remains substantially at rest and is thus arranged in the middle of the pillar.
  • the sliding thus takes place mainly between the first bearing element and the third bearing element.
  • the load lying on it is mainly transmitted to the center of the pillar.
  • the first bearing element in each case has at least one follower-like stop in the direction of the sliding movement at both ends of the sliding surfaces.
  • the follower-like stop comes to rest on the third bearing element and limits the movement of the sliding path between the first bearing element relative to the third bearing element.
  • the follower-like stop ensures that no sliding of the third bearing element takes place beyond the sliding surface of the first bearing element.
  • the second bearing element in the direction of the sliding movement at both ends of the sliding surfaces in each case at least one driver-like stop.
  • the follower-like stop of the second bearing element comes to rest on the third bearing element.
  • the sliding path between the third bearing element is limited relative to the second bearing element. So is the same ensures that no sliding of the third bearing element can take place beyond the sliding surface of the second bearing element.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the bearing according to the invention
  • FIG. 4 shows a cross section to the embodiment according to FIG. 1.
  • a bearing 01 for buildings 02 is an example sketched.
  • the bearing 01 comprises a first bearing element 10, which is attached to the structure 02.
  • the bearing 01 has a second bearing element 12, which in this case is connected to the foundation 03.
  • the third bearing element 14 is provided according to the invention.
  • the bearing elements 10, 12 and 14 corresponding sliding surfaces 1 1, 13, 15 and 16.
  • the primary direction of movement is outlined. It is obvious how a sliding between the first bearing element 10 and the third bearing element 14, as well as a sliding of the third bearing element 14 relative to the second bearing element 12 can take place.
  • Figure lb shows a first deflection of the structure 02 relative to the foundation 03.
  • the length LI Q of the first bearing element 10 is substantially greater than the length L14 of the third bearing element. The same applies to the length Li 2 of the second bearing element 12 in relation to the third bearing element 14.
  • a first bearing element 22 is connected to the structure 02.
  • the second bearing element 23 is in this case connected to the foundation 03 accordingly.
  • the roller 24 is located between the first bearing element 22 and the second bearing element 23. It is obvious that a movement 04 of the structure 02 relative to the foundation 03 is made possible by rolling the roller 24.
  • a plain bearing 3 1 is sketched from the prior art for comparison in Figure 3a.
  • a first bearing element 32nd firmly connected to the structure 02.
  • the second bearing element 34 is likewise arranged on a foundation 03.
  • a displacement of the structure 02 in the direction of movement 04 relative to the foundation 03 leads to a sliding of the sliding surface 33 of the first bearing element 32 relatively along the sliding surface 35 of the second bearing element 34. It is obvious that to realize a large range of motion at least one bearing element must be significantly larger , provided that the other bearing element should always rest completely with its sliding surface.
  • FIG. 3 b outlines the structure 02 in FIG. 3 a in a position displaced by the path X. It is obvious that in order to realize the maximum movement space, the length L 32 of the first bearing element 32 has to be longer by the total path than the length L 34 of the second bearing element. In this respect, this leads to considerable lengths, which leads to considerable expense in the production of storage, especially for long bridges.
  • the weight distribution on the second bearing element 34 is dependent on the design of the bearing elements 32 and 34, and the rigidity of the substructure or superstructure. In this respect, it may well come to a center of gravity distribution in a displacement of the first bearing element 32. As a result, a large eccentricity E34 can act on a pillar 03.
  • FIG. 4 a possible cross-section to an embodiment according to the embodiment from FIG. 1 is sketched by way of example.
  • the width Bi o of the first bearing element 10 is made larger than the width Bi 2 and B 14 of the sliding surfaces 13 and 16 of the second and third bearing element 12 and 14.
  • Bearing element 12 is provided.
  • the third bearing element 14 always remains in the central position with respect to the second bearing element 12. It is obvious that the third bearing element 14 can only perform a movement in the primary direction of movement 04. Notwithstanding a solution according to FIG. 4, it is likewise possible to provide guiding means on the first bearing element 10 too, so that a transverse movement 05 of the structure 02 is prevented. Likewise, it is possible to turn the assembly over and allow sliding between the second and third bearing element in the transverse direction 05. Taking into account a usually required angle compensation between the structure 02 and the foundation 03, it is also conceivable (when looking at the section in Fig.
  • At least one bearing point between the first and third bearing element 10 and 14 and / or the second and third bearing elements 12 and 14 instead of a planar shape as a cylinder jacket surface to choose.
  • an angular compensation can take place in the transverse direction.
  • the choice of a cylinder jacket surface allows the guide of the third bearing element 14 in the middle relative to the first and / or second bearing element.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

Lager (01) für Bauwerke (02), insbesondere für Brücken, mit einem mehrteiligen Lageraufbau zum Ausgleich von horizontalen Dehnungsbewegungen des Bauwerks (02) relativ zum Fundament. Es ist vorgesehen, dass ein erstes plattenf örmigen Lagerelement (10) mit dem Bauwerk (02) und ein zweites plattenf örmiges Lagerelement (12) mit dem Fundament (03) ortsfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement (10, 12) zumindest ein weiteres drittes plattenf örmiges Lagerelement (14) angeordnet. Jedes dieser Lagerelemente (10, 12, 14) weist die notwendigen Gleitflächen (11, 13, 15, 16) auf, so dass im Ergebnis zwei Gleitebenen entstehen.

Description

Lager für ein Bauwerk
Die Erfindung betrifft ein Lager für Bauwerke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Bei großen freitragenden Bauwerken, insbesondere bei Brücken, ist es erforderlich, bei den Auflagepunkten eine Ausgleichsmöglichkeit für die auftretenden Längendehnungen vorzusehen. Insbesondere bei besonders langen Brücken kann es hierbei zu Längenänderungen in Größenordnungen von mehr als 1 Meter kommen. Insofern ist es erforderlich, dass zumindest an einer Auflagestelle, in der Regel an mehreren, das Bauwerk beziehungsweise die Brücke gegenüber dem Fundament verschiebbar ist. Gleichfalls gilt es, die Last des Bauwerks beziehungsweise der Brücke auf das Fundament zu übertragen.
Je nach Anzahl der Auflagepunkte sowie den möglichen Dehnungen und Verformungen unter Berücksichtigung zulässiger Querbelastungen in den einzelnen Auflagepunkten sind unterschiedliche Lagerarten erforderlich. Zum einen kommen feste Verbindungen ohne jegliche Ausgleichsmöglichkeit zur Anwendung. In der Regel ist zumindest ein Ausgleichslager vorhanden, welches Verdrehungen und Verwendungen des abzustützen- den Bauwerks ausgleicht.
BESTÄTIGU NGSKOPI E Weiterhin kommen - wiederum in der Regel in der Kombination mit Ausgleichslagern - einseitig und zweiseitig bewegliche Lagerungen zum Einsatz, welche entsprechende Linearverschiebungen und somit Dehnungen des Bauwerks ermöglichen, ohne dass es zu unzulässigen Spannun- gen kommt. In Folge kann das Lager und das tragende Fundament bzw. der tragende Pfeiler auf die Stützlast als Hauptlast ausgelegt werden.
Zu diesem Zwecke sind aus dem Stand der Technik Gleitlagerungen bekannt, wobei an einem Bauwerk bzw. einer Brücke ein fest montiertes erstes Lagerelement angeordnet ist, welches sich auf einem gegenüber- liegenden, mit dem Fundament verbundenen, zweiten Lagerelement abstützt.
In aller Regel wird gefordert, dass das kleinere der beiden Lagerelemente immer vollständig am anderen Lagerelement anliegt. Dabei muss die Länge des längeren Lagerelementes beidseitig um das Maß des Deh- nungsweges länger sein als das kürzere Lagerelement. In einem beispielhaften Fall wird bei einer Brückenlänge von 1 km mit einer Dehnung von ca. 1 m gerechnet. Insofern muss in diesem Beispiel bei einer Länge des kürzeren Lagerelements von 2 m folglich das längere Lagerelement zumindest 4 m lang sein. Hierbei ist es erforderlich, dass des Weiteren die Lagerelemente eine ausreichende Steifigkeit aufweisen. Weiterhin gilt zu beachten, dass die Lagerelemente eine ausreichende Eigensteifig- keit aufweisen, so dass punktförmige beziehungsweise lokale Belastungen der Gleitfläche vermieden werden. Nur so kann ein störungsfreies Gleiten über einen langen Verwendungszeitraum gewährleistet werden. Zur Erzielung vorteilhafter Gleiteigenschaften sind aus dem Stand der Technik verschiedene Systeme bekannt, wobei in aller Regel eine Kombination mit einer Gleitpaarung von Edelstahl auf einem Kunststoff gewählt wird. Hierbei wird auf einer massiven Stahlplatte die Kunststoffschicht und auf der anderen Stahlplatte die Edelstahlschicht als Gleitschicht aufgebracht. Weiterhin wird im Stand der Technik vorgestellt, dass vorzugsweise eine Gleitschicht mittels eines Pulverlackier- Verfahrens hergestellt sein kann. Alternativ werden bei bekannten Lagerungen Schmiermittel eingesetzt, wobei zur Sicherstellung der Beständigkeit des Schmierfilms Abstreifer und Dichtelemente eingesetzt werden. Wenngleich sich derartige Gleitlagersysteme in der Praxis bestens bewährt haben, weisen diese dennoch das Problem der erheblichen
Baulänge auf. Ein hiermit verbundenes Problem besteht darin, dass die Montage eines aus den Anforderungen resultierenden langen Lagerelements in einer massiven Ausführung und dem hiermit verbundenen hohen Gewicht im Falle von besonders hohen Pfeilern als Fundament nur unter erheblichem technischem Aufwand möglich ist.
Aus diesem Grunde wurden im Stand der Technik vielfach sogenannte Rollenlager eingesetzt. Hierbei wird zwischen dem oberen und dem unteren Lagerelement eine Rolle angeordnet. Bei einer Verschiebung des entsprechenden Bauwerks bewegt sich oberes Lagerelement unter einer Rollbewegung der Rolle entlang dem unteren Lagerelement. Dabei reduziert sich die notwendige Länge der Lagerelemente gegenüber einem Gleitlager. Insofern sind vergleichsweise kurze Lagerelemente ausreichend, um die notwendige Verschiebbarkeit zu gewährleisten. Als besonderer Nachteil hat sich jedoch herausgestellt, dass die Langlebigkeit der Rollenlager nicht, wie erwartet, gewährleistet werden kann. Die vorliegend hohen Lasten führen, insbesondere unter der funktionsbedingten Rollbewegung, vielfach zu einer fortgesetzten Materialschädigung des weichen Innenkerns mit einem nachfolgenden Aufreißen des gehärteten Außenumfangs. Dieses wiederum erfordert eine Brückensanierung, welche wiederum mit extrem hohen Kosten verbunden ist. Daher gilt es unter allen Umständen, die Langlebigkeit entsprechender Lagerungen zu erhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagerung für Bauwerke, insbesondere Brücken, zu ermöglichen, bei der im Verhältnis zur Aus- führung mit den bekannten Gleitlagerungen deutlich verkleinerte Lagerelemente eingesetzt werden können.
Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Lager nach der Lehre des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Lager für Bauwerke, insbesondere für Brücken, umfasst zunächst ein erstes direkt oder indirekt mit dem Bauwerk verbundenes, im Wesentlichen plattenförmiges Lagerelement. Weiterhin weist das Lager ein zweites, sich auf dem Fundament abstützendes, im Wesentlichen platten- förmiges Lagerelement auf. Hierbei besitzt das erste Lagerelement eine zum zweiten Lagerelement weisende Gleitfläche und das zweite Lagerelement eine zum ersten Lagerelement weisende Gleitfläche. In zunächst einmal bekannter Weise ist das erste Lagerelement mit dem Bauwerk beziehungsweise der Brücke relativ zum zweiten Lagerelement und dem Fundament verschiebbar.
Dabei bezieht sich die Verbindung des ersten Lagerelements mit dem Bauwerk und des zweiten Lagerelements mit dem Fundament nicht zwingend auf eine starre und feste Zusammenfügung. Vielmehr können die Lagerelemente auch aufliegend oder gelenkig mit dem Bauwerk bzw. Fundament gekoppelt sein. Zumindest wird bei einer Längsverschiebung des Bauwerks das erste Lagerelement gleichfalls verschoben, wo hingegen das zweite Lagerelement mit dem Fundament an seinem Ort verbleibt.
Erfindungsgemäß wird nun ein drittes im Wesentlichen plattenförmiges Lagerelement zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement angeordnet. Hierbei ist das dritte Lagerelement verschiebbar, sowohl bezüglich des ersten Lagerelements, als auch bezüglich des zweiten Lagerelements. Dieses wird realisiert durch die am dritten Lagerelement gegenüberliegenden Gleitflächen. Somit entsteht eine erste Gleitpaarung zwischen der Gleitfläche am ersten Lagerelement und der zugeordneten Gleitfläche am dritten Lagerelement und eine zweite Gleitpaarung zwischen der Gleitfläche am zweiten Lagerelement und der zugeordneten Gleitfläche am dritten Lagerelement. Durch die Verwendung eines dritten Lagerelements ist es ermöglicht, die notwendige Baugröße der Lagerelemente erheblich gegenüber dem Stand der Technik zu verkleinern und dennoch einen ausreichenden Bewegungsraum zu gewährleisten. Dieses wird dadurch realisiert, dass ein Gleiten in zwei Ebenen erfolgen kann. Somit ergibt sich der insgesamt zurücklegbare Weg des ersten Lagerelements relativ zum zweiten Lagerelement durch die Addition des Gleitweges vom ersten zum dritten Lagerelement mit dem Gleitweg des zweiten Lagerelements zum dritten Lagerelement, wodurch es ermöglicht wird, deutlich leichtere Lagerelemente einzusetzen. Aufgrund der nunmehr weitgehend halbierten Lagerwege in den einzelnen Gleitebenen führt dies folglich ebenso zu einer Reduzierung der Exzentrizität hinsichtlich der Übertragung der Last vom Bauwerk auf das Fundament. Insbesondere bei hohen Pfeilern wird hierdurch die Knickbelastung deutlich reduziert. Zur Ermöglichung entsprechender Gleitbewegung in einer primären
Richtung sind die Gleitflächen in dieser primären Richtung grundsätzlich linear auszuführen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Gleitflächen insgesamt eben sind. Somit können insbesondere die Kosten in der Herstellung und der Montage der Lagerelemente gering gehalten werden, wobei zugleich die einwandfreie Anlage der Gleitflächen aneinander gewährleistet werden kann.
Gleichfalls ist es natürlich auch denkbar, die Gleitfläche des ersten Lagerelementes und die zugeordnete Gleitfläche des dritten Lagerelements und/oder die Gleitfläche des zweiten Lagerelements und die zugeordneten Gleitfläche des dritten Lagerelements in einer Zylinder- form auszuführen. Somit ist unverändert die Längsverschiebbarkeit gewährleistet, wobei bei Verformungen des Bauwerks beziehungsweise der Brücke quer zur Längsbewegung eine Verlagerung der Gleitflächen zueinander gewährleistet ist, ohne dass es zu ungleichmäßigen Belastun- gen in den Gleitschichten kommen kann.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung, wenn die Gleitflächen des ersten und des zweiten Lagerelements in Richtung einer primären Gleitbewegung länger sind als die Gleitflächen des dritten Lagerelements. Durch die Wahl eines kürzeren dritten Lager- elements wird somit gewährleistet, dass die Gleitflächen des dritten Lagerelements immer in voller Länge vollständig aufliegen und somit immer gleiche Gleiteigenschaften vorliegen. Ebenso ist somit von konstanter Flächenpressung auszugehen, was wiederum der Lebensdauer zu Gute kommt. Zur Erzielung eines weiteren Kostenvorteils ist es vorteilhaft, wenn das erste und das zweite Lagerelement identisch ausgeführt werden. Hierbei ist es möglich, diese als Gleichteile auszuführen.
Bei einer Anforderung an die Lagerung hinsichtlich eines Querausgleichs ist es besonders vorteilhaft, wenn die Gleitfläche des ersten und/oder zweiten Lagerelements in Richtung einer sekundären Gleitbewegung, die im Wesentlichen quer zur primären Gleitbewegung verläuft, breiter als die Gleitfläche des dritten Lagerelements ist. Somit wird zum einen ein Quergleiten des ersten Lagerelements und des Bauwerks relativ zum zweiten Lagerelement und des Fundaments ermöglicht. Weiterhin ist hierdurch unverändert beim dritten Lagerelement immer eine vollständige Auflage gewährleistet. Insofern erfolgt analog zur primären Gleitbewegung ein Gleiten des dritten Lagerelements relativ zum ersten und/oder zweiten Lagerelement.
Zur Sicherstellung einer Solllage des dritten Lagerelements in der Querrichtung relativ zum ersten und/oder zweiten Lagerelement ist es von besonderem Vorteil, wenn das erste und/oder zweite Lagerelement und/oder das dritte Lagerelement Führungsmittel aufweist, die eine entsprechende Relativbewegung zwischen den Lagerelementen in Richtung der sekundären Gleitbewegung im Wesentlichen verhindern. Durch die Anwendung von Führungsmitteln wird sichergestellt, dass es bei einer wiederholten Querbelastung des ersten Lagerelements relativ zum zweiten Lagerelement nicht zu einer Verlagerung des dritten Lager- elements über die Lagerflächen hinaus kommt.
In einer ersten Variante ist es möglich, in einer Gleitebene neben der Längsverschiebbarkeit die Querverschiebbarkeit zu ermöglichen und in der zweiten Gleitebene eine Linearführung vorzusehen, so dass das dritte Lagerelement in der Mitte verbleibt.
Sofern durch die Lagerung eine Querbewegung verhindert werden soll, kann zum einen in beiden Gleitebenen eine Linearführung vorgesehen werden. Alternativ ist es möglich eine direkte Linearführung zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement einzusetzen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der erste Reibkoeffizient zwischen den zueinander weisenden Gleitflächen des ersten und dritten Lagerelements verschieden gewählt zu dem zweiten Reibkoeffizient zwischen den zueinander weisenden Gleitflächen des zweiten und dritten Lagerelements. Insofern kann durch diese Lösung gezielt eine bevorzugte Gleitbewegung hervorgerufen werden. Insofern wird in normalen Be- triebszuständen das Gleiten vorwiegend in einer Gleitebene stattfinden. Hingegen verbleibt in der anderen Gleitebene das dritte Lagerelement in relativer Ruhe zum entsprechenden Lagerelement. Somit kann eine verbesserte Auslegung der Gleitflächen, insbesondere hinsichtlich des Verschleißes, erfolgen.
Zur Realisierung bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten an, wobei hierzu verschiedene Gleitpaarungen aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehen und somit entsprechender Reibkoeffizient beeinflusst werden kann.
Hinsichtlich der Auslegung des Lagers ist es von Vorteil, wenn der erste Reibkoeffizient kleiner ist als der zweite Reibkoeffizient. Hierdurch wird zunächst einmal erreicht, dass das dritte Lagerelement im vorliegenden Falle im Wesentlichen in Ruhe bleibt und somit in der Mitte des Pfeilers angeordnet ist. Das Gleiten findet somit vorwiegend zwischen dem ersten Lagerelement und dem dritten Lagerelement statt. Insofern wird die aufliegende Last vorwiegend mittig auf den Pfeiler übertragen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Lagerelement in Richtung der Gleitbewegung an beiden Enden der Gleitflächen j eweils mindestens einen mitnehmerartigen Anschlag aufweist. Hierbei kommt der mitnehmerartige Anschlag am dritten Lagerelement zur Anlage und begrenzt die Bewegung des Gleitweges zwischen dem ersten Lagerelement relativ zum dritten Lagerelement. Insofern stellt der mitnehmerartige Anschlag sicher, dass kein Gleiten des dritten Lagerelements über die Gleitfläche des ersten Lagerelements hinaus stattfindet.
Insbesondere in der Kombination mit der reduzierten Reibung zwischen erstem und drittem Lagerelement in Bezug auf die Reibung zwischen dem zweiten und dritten Lagerelement stellt der mitnehmerartige Anschlag sicher, dass am Ende des ersten Gleitweges das dritte Lagerelement mitgezogen wird und somit im Folgenden ein Gleiten zwischen dem zweiten und dritten Lagerelement einsetzt.
Vorteilhafterweise weist das zweite Lagerelement in Richtung der Gleitbewegung an beiden Enden der Gleitflächen jeweils mindestens einen mitnehmerartigen Anschlag auf. In diesem Falle kommt der mitnehmerartige Anschlag des zweiten Lagerelements am dritten Lagerelement zur Anlage. Somit wird der Gleitweg zwischen dem dritten Lagerelement relativ zum zweiten Lagerelement begrenzt. Somit ist ebenso sichergestellt, dass kein Gleiten des dritten Lagerelements über die Gleitfläche des zweiten Lagerelements hinaus stattfinden kann.
Aufgrund der zumindest in primärer Bewegungsrichtung losen Lagerung des dritten Lagerelements zwischen dem ersten und zweiten Lagerele- ment stellen somit die mitnehmerartigen Anschläge sicher, dass das lose dritte Lagerelement nicht bei mehrfachem Vor- und Zurückgleiten mit der Zeit aus den Lagerflächen hinausgleitet.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass es bei den Bauwerken zu Verformungen und Verwindungen kommen kann, wobei eine Winkelfehl- Stellung zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement auftreten könnte. Dieses ist wiederum bei einer Gleitlagerung von deutlich höherer Relevanz als bei einem Rollenlager. Zur Lösung dieser Aufgabe sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ausführungen von Ausgleichslagern bekannt, bei denen beispielsweise mittels einer Kalottenlagerung oder einer Elastomerlagerung Winkelfehler ausgeglichen werden können. Die Ausführungsformen derartiger Lagerformen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik wohl bekannt und bedürfen keiner genauen Ausführung.
Sofern in der Lagerstelle mit Winkelfehlern zwischen dem Bauwerk und dem Fundament gerechnet werden muss, was in aller Regel der Fall ist, ist somit in bevorzugter Ausführungsform zwischen dem Bauwerk und dem ersten Lagerelement und/oder zwischen dem zweiten Lagerelement und dem Fundament ein Ausgleichslager, insbesondere ein Kalottenlager oder Elastomerlager, anzuordnen. Die nachfolgenden Figuren skizzieren beispielhaft eine mögliche Aus- führungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sowie zum Vergleich die Lagerung gemäß dem Stand der Technik.
Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Lagers
Bauwerke in verschiedenen Auslenkungszuständen;
Fig. 2 zum Vergleich ein Rollenlager 21 gemäß dem Stand der
Technik; Fig. 3 zum Vergleich eine Gleitlagerung 31 aus dem Stand der
Technik; und
Fig. 4 einen Querschnitt zur Ausführungsform gemäß Fig. 1.
In Figur la ist beispielhaft ein Lager 01 für Bauwerke 02 skizziert. Wie zu erkennen ist, umfasst das Lager 01 ein erstes Lagerelement 10, wel- ches am Bauwerk 02 angebracht ist. Weiterhin weist das Lager 01 ein zweites Lagerelement 12 auf, welches hierbei mit dem Fundament 03 verbunden ist. Zwischen dem ersten Lagerelement 10 und dem zweiten Lagerelement 12 ist erfindungsgemäß das dritte Lagerelement 14 vorgesehen. Hierbei weisen die Lagerelemente 10, 12 und 14 entsprechende Gleitflächen 1 1 , 13, 15 und 16 auf. Mit dem Pfeil 04 ist die primäre Bewegungsrichtung skizziert. Es ist offensichtlich, wie ein Gleiten zwischen dem ersten Lagerelement 10 und dem dritten Lagerelement 14, sowie ein Gleiten des dritten Lagerelements 14 relativ zum zweiten Lagerelement 12 erfolgen kann. Hierzu zeigt die Figur lb eine erste Auslenkung des Bauwerks 02 relativ zum Fundament 03. Zu erkennen ist, dass ein Gleiten des ersten Lagerelements 10 relativ zum dritten Lagerelement 14 stattgefunden hat, wobei der Gleitweg durch einen Mitnehmer 17, welcher beidseitig der Gleitfläche 1 1 am ersten Lagerelement 10 angeordnet ist, begrenzt wird. Somit ergibt sich ein maximaler relativer Gleitweg S i zwischen dem ersten Lagerelement 10 und dem dritten Lagerelement 14.
Weiterhin ist offensichtlich, dass die Länge LI Q des ersten Lagerelements 10 wesentlich größer ist, als die Länge L14 des dritten Lagerele- ments 14. Gleiches gilt für die Länge Li2 des zweiten Lagerelements 12 im Verhältnis zum dritten Lagerelement 14.
In Figur lc ist zu erkennen, wie sich die fortgesetzte Verlagerung des Bauwerks 02 relativ zum Fundament 03 auswirkt. In diesem Falle erfolgt eine Verschiebung des dritten Lagerelements 14 aufgrund der Anlage des Mitnehmers 17 am dritten Lagerelement 14. Somit kommt es zu einem Gleiten des dritten Lagerelements 14 relativ zum zweiten Lagerelement 12. Eine aus dem Bauwerk resultierende Last wird in aller Regel mittig über das im Verhältnis zum ersten und zweiten Lagerelement kürzere dritte Lagerelement übertragen. Somit wirkt die Last mit einer Exzentrizität E i4 auf einen Pfeiler. Es ist offensichtlich, dass, im Vergleich mit dem Stand der Technik, eine deutlich kleinere Bauweise des Lagers 01 möglich ist. Ebenso wird eine deutlich geringere Exzentrizität Ej4 erzielt. Zum Vergleich wird in Figur 2a der Stand der Technik mit einem Rollenlager 21 skizziert. Wiederum ist ein erstes Lagerelement 22 mit dem Bauwerk 02 verbunden. Das zweite Lagerelement 23 ist hierbei entsprechend mit dem Fundament 03 verbunden. Zwischen dem ersten Lagerelement 22 und zweitem Lagerelement 23 befindet sich die Rolle 24. Es ist offensichtlich, dass eine Bewegung 04 des Bauwerks 02 relativ zum Fundament 03 unter einem Rollen der Rolle 24 ermöglicht ist.
Bei einer entsprechenden Verschiebung des Bauwerks 02, relativ zum Fundament 03 über den Weg X, tritt eine Exzentrizität E24 auf, welche dem halben Weg entspricht - siehe Figur 2b. Weiterhin ist offensicht- lieh, dass die Länge der Lagerelemente 22 und 23 zumindest der Länge des Gesamtweges unter Berücksichtigung einer ausreichenden Sicherheit entsprechen muss.
Weiterhin ist zum Vergleich in Figur 3a ein Gleitlager 3 1 aus dem Stand der Technik skizziert. Hierbei ist wiederum ein erstes Lagerelement 32 fest mit dem Bauwerk 02 verbunden. Das zweite Lagerelement 34 ist gleichfalls auf einem Fundament 03 angeordnet. Eine Verschiebung des Bauwerks 02 in Bewegungsrichtung 04 relativ zum Fundament 03 führt zu einem Gleiten der Gleitfläche 33 des ersten Lagerelements 32 relativ entlang der Gleitfläche 35 des zweiten Lagerelements 34. Es ist offensichtlich, dass zur Realisierung eines großen Bewegungsspielraumes zumindest ein Lagerelement deutlich größer sein muss, sofern das andere Lagerelement immer vollständig mit seiner Gleitfläche aufliegen soll.
Weiterhin ist in diesem Beispiel die Anordnung eines Ausgleichslagers in Form einer Kalottenlagerung zwischen dem zweiten Lagerelement 34 und dem Unterteil 36 einer Kalottenlagerung skizziert. Somit werden bei Winkelfehlstellungen zwischen dem Bauwerk 02 und dem Fundament 03 Ausgleichsbewegungen ermöglicht, so dass es zu keiner ungleichmäßigen Auflage innerhalb der Gleitflächen 33 und 35 kommen kann. Die Figur 3b skizziert zur Fig. 3a das Bauwerk 02 in einer um den Weg X verschobenen Lage. Es ist offensichtlich, dass zur Realisierung des maximalen Bewegungsraumes die Länge L32 des ersten Lagerelements 32 um den Gesamtweg länger sein muss als die Länge L34 des zweiten Lagerelements. Insofern führt dies zu erheblichen Baulängen, was insbesondere bei langen Brücken zu erheblichen Aufwendungen in der Herstellung der Lagerung führt. Weiterhin ist die Gewichtsverteilung auf dem zweiten Lagerelement 34 abhängig von der Ausführung der Lagerelemente 32 und 34, sowie der Steifigkeit des Unter- beziehungsweise Überbaus. Insofern kann es durchaus zu einer Schwerpunkts Verteilung bei einem Verschieben des ersten Lagerelements 32 kommen. In Folge kann hierdurch eine große Exzentrizität E34 auf einen Pfeiler 03 wirken.
In Figur 4 ist abschließend ein möglicher Querschnitt zu einer Ausführungsform gemäß der Ausführung aus Fig. 1 beispielhaft skizziert.
Hierbei ist dargerstellt, dass die Breite Bi o des ersten Lagerelements 10 größer ausgeführt ist als die Breite Bi2 und B 14 der Gleitflächen 13 und 16 des zweiten bzw. dritten Lagerelements 12 bzw. 14. Somit ist offensichtlich, dass bei einer Querbewegung 05 das Bauwerk 02 mit dem ersten Lagerelement 10 relativ zum dritten Lagerelement 14 gleiten kann. Zur Sicherung der mittigen Lage des dritten Lagerelements 14 relativ zum zweiten Lagerelement 12 ist eine Linearführung 19 am zweiten
Lagerelement 12 vorgesehen. Somit verbleibt das dritte Lagerelement 14 immer in der mittigen Lage bezogen auf das zweite Lagerelement 12. Es ist offensichtlich, dass das dritte Lagerelement 14 lediglich eine Bewegung in primärer Bewegungsrichtung 04 vollziehen kann. Abweichend von einer Lösung gemäß Fig. 4 ist es gleichfalls möglich, auch am ersten Lagerelement 10 Führungsmittel vorzusehen, so dass eine Querbewegung 05 des Bauwerks 02 verhindert wird. Gleichfalls ist es möglich, die Anordnung umzudrehen und ein Gleiten zwischen zweitem und drittem Lagerelement in Querrichtung 05 zu ermöglichen. Unter Berücksichtigung eines in der Regel erforderlichen Winkelausgleichs zwischen dem Bauwerk 02 und dem Fundament 03 ist es des Weiteren denkbar (bei Betrachtung des Schnittes in Fig. 4), zumindest eine Lagerstelle zwischen dem ersten und dritten Lagerelement 10 und 14 und/oder dem zweiten und dritten Lagerelementen 12 und 14 anstelle einer ebenen Form als eine Zylindermantelfläche zu wählen. Somit kann in Querrichtung ein Winkelausgleich stattfinden. Zugleich ermöglicht die Wahl einer Zylindermantelfläche die Führung des dritten Lagerelements 14 in der Mitte relativ zum ersten und/oder zweiten Lagerelement.
Bezugszeichenliste
01 Lager
02 Bauwerk / Brücke
03 Fundament / Pfeiler
04 Primäre Bewegungsrichtung
05 Sekundäre Bewegungsrichtung
10 Erstes Lagerelement
11 Gleitfläche am ersten Lagerelement
12 Zweites Lagerelement
13 Gleitfläche am zweiten Lagerelement
14 Drittes Lagerelement
15 Erste Gleitfläche am dritten Lagerelement
16 Zweite Gleitfläche am dritten Lagerelement
17 Mitnehmer am ersten Lagerelement
18 Anschlag am zweiten Lagerelement
19 Linearführung
Lio Länge der Gleitfläche des ersten Lagerelements
Ll2 Länge der Gleitfläche des zweiten Lagerelements
Ll4 Länge der Gleitfläche des dritten Lagerelements
Si Weg des ersten Lagerelements bis zur Anlage des Mitnehmers
X Gesamtweg / Brückenverschiebung
E14 Exzentrizität der Mitten des dritten relativ zum zweiten Lagerelement
B10 Breite der Gleitfläche des ersten Lagerelements
B[2 Breite der Gleitfläche des zweiten Lagerelements
B14 Breite der Gleitfläche des dritten Lagerelements
21 Rollenlager
22 Erstes Lagerelement
23 Zweites Lagerelement
24 Rolle
L22 Länge der Gleitfläche des ersten Lagerelements
E24 Exzentrizität der Rolle relativ zur Mitte des zweiten Lagerelements
31 Gleitlager
32 Erstes Lagerelement
33 Gleitfläche am ersten Lagerelement
34 Zweites Lagerelement
35 Gleitfläche am zweiten Lagerelement
36 Kalottenlagerung
L32 Länge der Gleitfläche des ersten Lagerelements
L34 Länge der Gleitfläche des zweiten Lagerelements
E34 Exzentrizität der Mitten des ersten relativ zum zweiten Lagerelement

Claims

Patentansprüche
Lager (Ol) für Bauwerke (02), insbesondere für Brücken, mit einem ersten direkt oder indirekt mit dem Bauwerk (02) verbundenen im Wesentlichen plattenförmigen Lagerelement (10) und einem zweiten sich auf einem Fundament (03) abstützenden im Wesentlichen plattenförmigen Lagerelement (12), wobei das erste Lagerelement (10) eine zum zweiten Lagerelement (12) weisende Gleitfläche (11) und das zweite Lagerelement (12) eine zum ersten Lagerelement (10) weisende Gleitfläche (13) aufweist und wobei das erste Lagerelement (10) relativ zum zweiten Lagerelement (12) verschiebbar ist, gekennzeichnet durch
mindestens ein drittes im Wesentlichen plattenförmiges Lagerelement (14), das zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerelement (10, 12) verschiebbar angeordnet ist und auf seinen gegenüberliegenden zu den Gleitflächen (11, 13) des ersten und des zweiten Lagerelementes (10, 12) weisenden Seiten jeweils eine Gleitfläche (15, 16) aufweist.
Lager (01) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeich et,
dass die Gleitfläche (11) des ersten Lagerelements (10) und die anliegende Gleitfläche (15) des dritten Lagerelements (14) und/oder die Gleitfläche (13) des zweiten Lagerelements (12) und die anliegende Gleitfläche (16) des dritten Lagerelements (14) eben sind.
Lager (01) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeich et,
dass die Gleitflächen (11, 13) des ersten und zweiten Lagerelementes (10, 12) in Richtung einer primären Gleitbewegung (04) länger sind als die Gleitflächen (15, 16) des dritten Lagerelements (14).
Lager (01) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitfläche (11, 13) des ersten und/oder zweiten Lagerelementes (10, 12) in Richtung einer sekundären Gleitbewegung (05), die im Wesentlichen quer zur primären Gleitbewegung (04) verläuft, breiter ist als die Gleitfläche (15 bzw.16) des dritten Lagerelementes (14), wobei das erste bzw. zweite Lagerelement (10, 12) in Richtung der sekundären Gleitbewegung (05) relativ zum dritten Lagerelement (14) verschiebbar ist.
Lager (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste und/oder zweite Lagerelement (10, 12) und/oder das dritte Lagerelement (14) Führungsmittel (19) aufweist, die eine Relativbewegung zwischen dem ersten bzw. zweiten Lagerelement (10 bzw.12) und dem dritten Lagerelement (14) in Richtung der sekundären Gleitbewegung (05) im Wesentlichen verhindern.
Lager (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Reibkoeffizient zwischen den zueinander weisenden Gleitflächen (11, 15) des ersten und dritten Lagerelementes (10, 14) und der zweite Reibkoeffizient zwischen den zueinander weisenden Gleitflächen (13, 16) des zweiten und dritten Lagerelementes (12, 14) unterschiedlich sind.
Lager (01) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Reibkoeffizient kleiner ist als der zweite Reibkoeffizient.
8. Lager (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch geke nzeichnet,
dass das erste Lagerelement (10) in Richtung der Gleitbewegung (04) an beiden Enden der Gleitflächen (11) jeweils mindestens einen mitnehmerartigen Anschlag (17) aufweist, der am dritten Lagerelement (14) zur Anlage bringbar ist und eine Begrenzung des Gleitweges (S des ersten Lagerelements (10) relativ zum dritten Lagerelement (14) bewirkt.
9. Lager (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet
dass das zweite Lagerelement (12) in Richtung der Gleitbewegung (04) an beiden Enden der Gleitflächen (13) jeweils mindestens einen mitnehmerartigen Anschlag (18) aufweist, der am dritten Lagerelement (14) zur Anlage bringbar ist und eine Begrenzung des Gleitweges des dritten Lagerelements (14) relativ zum zweiten Lagerelement (12) bewirkt.
10. Lager (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Bauwerk (02) und dem ersten Lagerelement (10) und/oder zwischen dem zweiten Lagerelement (12) und dem Fundament (03) ein Ausgleichslager, insbesondere ein Kalottenlager oder Elastomerlager, angeordnet ist.
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