DE1160873B

DE1160873B - Kipplager fuer Bruecken und aehnliche Bauwerke

Info

Publication number: DE1160873B
Application number: DEA37648A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Leonhardt; Dipl-Ing Wolfhart Andrae; Dipl-Ing Louis Wintergerst; Dipl-Ing Erwin Beyer
Original assignee: LOUIS WINTERGERST DIPL ING; WOLFHART ANDRAE DIPL ING
Current assignee: LOUIS WINTERGERST DIPL ING; WOLFHART ANDRAE DIPL ING
Priority date: 1961-06-13
Filing date: 1961-06-13
Publication date: 1964-01-09
Also published as: GB991469A

Description

Kipplager für Brücken und ähnliche Bauwerke Die Erfindung betrifft ein Kipplager für Brücken und ähnliche Bauwerke mit einem die Last übertragenden, allseitig umschlossenen Kissen aus plastischem oder elastischem Stoff, das sich bei Kippbewegungen plastisch oder elastisch verformt.
Es sind Kipplager bekannt, bei denen das Druckkissen aus Gummi, gummiartigem Material oder einer plastischen Masse besteht. Der unter hohem Druck stehende Gummi verhält sich bei diesen Lagern wie eine sehr zähe Flüssigkeit. Solche Lager sind im Brückenbau bereits praktisch erprobt. Bei derartigen Lagern ist es auch bereits bekannt, zum Erleichtern von Kippbewegungen für das Druckkissen einen Gummi mit niedrigem Schubmodul zu wählen oder die Gummiplatte besonders dick auszubilden.
In vielen Fällen ist es erwünscht, daß bei den Kippbewegungen möglichst kleine Drehmomente genügen, um einen bestimmten Drehwinkel einzustellen. Dies gilt immer dann, wenn die das Kipplager unterstützende Konstruktion z. B. aus schlanken Stützen besteht, die durch die Drehmomente zusätzlich zu ihrer vertikalen Belastung beansprucht werden und infolgedessen wesentlich stärker ausgebildet oder stärker bewehrt werden müssen als ohne diese zusätzliche Beanspruchung.
Fast keine Drehwiderstände treten auf, wenn ein sogenanntes Flüssigkeitsgelenk verwendet wird, bei dem das Druckkissen aus einer fast reibungsfreien Flüssigkeit beteht. Jedoch ergeben sich hier hinsichtlich der Dichtung Schwierigkeiten, da derartige Lager, z. B. bei Brücken, viele Jahre hindurch ohne Wartung einwandfrei arbeiten müssen.
Die Dichtung wird umso einfacher, je fester das Material des Druckkissens gewählt wird. Gumms mit Härten von 60 bis 70° Shore hat sich in der Praxis gut bewährt. In diesen Fällen muß jedoch das Gummikissen verhältnismäßig dick ausgebildet werden, wenn der Drehwiderstand klein bleiben soll; denn infolge der Reibung verschieben sich die Gummiteilchen an der oberen und unteren Lagerplatte nicht.
Dicke Gummikissen erfordern eine entsprechend höhere sie umgebende Wandung und damit einen größeren Materialverbrauch, so daß sie teurer sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dicke des Kissens zu senken.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Kipplager der eingangs genannten Art zwischen dem Kissen und den oben und/oder unten anliegenden Lagerteilen eine Gleitschicht aus festem oder flüssigem oder paste- oder pulverförmigem Material mit geringem Reibungswiderstand gegen Bewegung angeordnet ist. Hierdurch werden die Reibungskräfte zwischen den Oberflächen des Druckkissens und den benachbarten Flächen der Lagerteile und damit die Drehwiderstände vermindert. Auf diese Weise nähert sich auch bei verhältnismäßig festem Material des Druckkissens die Art der Verformung und damit der Drehwiderstand dem eines flüssigen Druckkissens. Zugleich ist aber die einfache Dichtungsmöglichkeit wie bei festem Material gegeben.
Bei einer Ausführungsform mit fester Gleitschicht bzw. festen Gleitschichten bestehen diese aus Fluorkunststoff, wie er als Polymerisationsprodukt von Tetrafluoräthylen unter dem Handelsnamen »Teflon« (eingetragenes Warenzeichen) bekannt ist. Der Reibungsbeiwert zwischen »Teflon« und Gummi liegt bei hohen Pressungen unter etwa 310/9 und nimmt mit wachsender Pressung ab.
Bei einer anderen Ausführungsform bestehen die Gleitschicht bzw. die Gleitschichten aus einer Gleitpaste oder einem Puder aus Molybdändisulfit, einem unter dem Handelsnamen »Molykote« (eingetragenes Warzenzeichen) bekannten Material.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 4 und 5.
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
F i g. 1 ist ein lotrechter Mittelschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kipplager; F i g. 2 zeigt die durch ein Drehmoment eingetretene Verformung eines in bekannter Weise, d. h. ohne Anwendung der Erfindung verwendeten Druckkissens bei im Verhältnis zum Längenmaßstab vergrößertem Dickenmaßstab; F i g. 3 zeigt die Verformung desselben Druckkissens bei Anwendung der Erfindung; F i g. 4 ist ein der F i g. 1 entsprechender Teilschnitt durch ein Lager nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und F i g. 5 zeigt einen Teilschnitt durch eine dritte Ausführungsform.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 liegt eine Gummiplatte 2 in einem rotationssymmetrischen, stählernen Topf 3, welcher durch den Deckel 1 oben abgeschlossen ist. Der Spalt zwischen Topfwand und Deckel ist durch Dichtungsringe 6 geschlossen. Zwischen der Gummiplatte 2 und dem Deckel 1 einerseits und der Gummiplatte 2 und dem Boden des Topfes 3 andererseits sind Gleitschichten 4 und 5 angeordnet.
Dreht sich der Deckel 1 unter den durch die Pfeile 7 bis 10 angedeuteten Kräften und Momenten um seine horizontale Mittelachse, dann wird der unter hohem Druck stehende Gummi gemäß F i g. 2 links der Mitte noch stärker zusammengedrückt; rechts der Mitte kann er dagegen in lotrechter Richtung ausweichen. Denkt man sich die Gummiplatte in lauter gleiche, schmale Gummiprismen, wie a, b, c, zerlegt und betrachtet man die vor der Drehung des Deckels gleichen Gummiprismen a, b und c nach der Verformung gemäß F i g. 2, so sieht man, daß das Prisma a durch die Drehung gestaucht, also kürzer und infolge der Querdehnung des praktisch inkompressiblen Gummis dicker wird. Entsprechend wird das Prisma c am gegenüberliegenden Rand länger und dementsprechend dünner. Das Volumen der Gummiplatte hat sich wegen seiner Inkompressibilität bei der Drehung des Deckels nicht geändert; der links verdrängte Gummi verschiebt sich nur nach rechts. Durch die Reibung des Gummis am Deckel l bzw. am Boden des Topfes 3 wird hier die Verschiebung jedoch behindert oder ganz unterdrückt. Unter dem Druck des sich nach rechts verschiebenden Gummis verformt sich ein mittleres Prisma b ungefähr parabolisch entsprechend F i g. 2, wobei in diesem Prisma hohe Schubbeanspruchungen auftreten.
Zu dieser Verformung muß Arbeit geleistet werden, d. h., es muß ein verhältnismäßig großes Drehmoment aufgebracht werden, um einen bestimmten Drehwinkel einzustellen. Dieses Drehmoment ist um so größer, je dünner die Gummiplatte im Verhältnis zu ihrem Durchmesser ist. Durch Rechnung und Versuch ist nachgewiesen, daß bei sonst gleichen Verhältnissen das Drehmoment annähernd quadratisch mit dem Kehrwert der Plattendicke wächst.
Durch Anwendung der Erfindung kann man die Drehmomente auch bei dünnen Gummiplatten auf einfache Weise dadurch verringern oder fast beseitigen, daß man die Gleitschichten 4 und 5 (vgl. F i g. 1 und 3) zwischen Gummiplatte 2 und Deckel 1 bzw. Boden des Topfes 3 einschaltet. Infolge der Gleitschichten 4 und 5 wird die Verschiebung W des links verdrängten Gummis auch an der oberen und unteren Fläche der Gummiplatte 2 nur wenig oder gar nicht behindert; die Gummiprismen bleiben also, wie in F i g. 3 an den Prismen d, e und f dargestellt, gerade. Die Verformungsarbeit infolge Schub entfällt, und es bleibt nur noch die bei der Stauchung bzw. Dehnung der Prismen zu leistende Verformungsarbeit übrig. Diese ist im Verhältnis zu der sonst erforderlichen Schubverformungsarbeit gering. Bei üblichen Abmessungsverhältnissen beträgt die Verformungsarbeit bei Zug- oder Druckbeanspruchung der Prismen- nur wenige Prozent der Verforfnungsarbeit bei Scubbeanspruchung.
Zum Herstelleri. eines bestimmten Drehwinkels;, ist also bei der Anordnung von Gleitschichten ein wesentlich kleineres Drehmoment erforderlich als ohne diese Gleitschichten.
Im Gegensatz zu dem Beispiel nach F i g. 1 und 3 ist bei dem Beispiel nach F i g. 4 im oberen Teil der Gummiplatte 2' ein flacher Raum 11 ausgespart, der von einer an der Platte 2' angeordneten Ringschulter 13 umgeben ist. Dieser Raum ist mit Flüssigkeit gefüllt. Gegen die Ringschulter 13 der Platte 2' und gegen den Deckel 1 ist der Flüssigkeitsraum 11 durch einen Dichtungsring 12 abgedichtet.
Im Beispiel nach F i g. 5 sind in der Gummiplatte 2" zwei flache, allseits von der Platte umschlossene Räume 14 angeordnet, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind (Flüssigkeitsfilm). Die Flüssigkeitsräume können z. B. durch Zusammenkleben der Randbereiche 15 einer dreistelligen Gummiplatte hergestellt sein. Die zwischen den Flüssigkeitsfilmen liegende Gummischicht ist bei einer Drehbewegung des Lagers in horizontaler Richtung praktisch frei verschieblich, so daß ebenfalls keine Schubverformungsarbeit geleistet werden muß.

Claims

Patentansprüche: 1.. Kipplager für Brücken und ähnliche Bauwerke mit einem die Last übertragenden, allseitig umschlossenen Kissen aus plastischem oder elastischem Stoff, das sich bei Kippbewegungen plastisch oder elastisch verformt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Kissen und den oben und/oder unten anliegenden Lagerteilen eine Gleitschicht (4 bzw. 5) aus festem oder flüssigem oder passe- oder pulverförmigem Material mit geringem Reibungswiderstand gegen Bewegung angeordnet ist.
2. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschicht bzw. die Gleitschichten aus Fluorkunststoff bestehen.
3. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschicht bzw. die Gleitschichten aus einer Gleitpaste aus Molybdänsulfit bestehen.
4. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Flüssigkeit oder eines weichplastischen Materials als Gleitschicht diese in einem an der Kissenoberseite ausgespartem Raum (11) angeordnet ist, der durch einen Dichtungsring (12) gegen das Kissen und den darauf abgestützten Lagerteil abgedichtet ist.
5. Kipplager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Druckkissens zwei Flüssigkeitsgleitschichten angeordnet sind, die durch das Druckkissen selbst allseitig dicht umschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1045 182; Zeitschrift »Der Bauingenieur«, 1960, S.227 bis 230.