-
Gummilager für Brücken und ähnliche Bauwerke Die Erfindung betrifft
ein Gummilager für Brükken und ähnliche Bauwerke, welches aus einem mit einer die
Querdehnungen begrenzenden Bewehrung versehenen Lagerkörper aus Gummi besteht.
-
Gummilager, welche insbesondere Verschiebungen parallel zu den belasteten
Flächen durch ihre Schubverformung gut aufzunehmen vermögen, sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Um die Tragfähigkeit zu vergrößern, wird die Querdehnung derartiger
Lager behindert, wodurch ein Verhalten des praktisch inkompressiblen Gummis erzwungen
wird, das dem einer Flüssigkeit in einem -Druckzylinder ähnelt. Zum Begrenzen der
Querdehnung sind hochzugfeste Bewehrungseinlagen parallel zu den belasteten Flächen
angeordnet. Die Einlagen bestehen aus Blechen, Drahtgittern oder Geweben, die durch
Reibung, Verkleben oder Vulkanisation mit dem Gummi verbunden sind.
-
Bei Längenänderungen oder Belastungen der auf dem Lager abgestützten
Bauwerke parallel zu den belasteten Flächen er,-eben sich Schubverforinungen des
Gummilagers parallel zu den Bewehrungseinlagen, die Schubspannungen zwischen Gummi
und Einlagen hervorrufen. Diese Schubspannuncren sind nicht sehr groß und
gleichförmig über die Fläche des Lagers verteilt. Sie sind für die Trtafähigkeit
des Lagers von zweitrangiger Bedeutung.
-
Unter senkrechter Last, also einer Last senkrecht zu den Bewehrungseinlagen,
möchte der Gummi seitlich ausweichen. Dies wird durch die Haftung an den Einlagen
verhindert. Es treten Schubspannungen zwischen dem Gummi und den Einlagen auf, die
eine Zugbeanspruchung der Bewehrungseinlagen ergeben. Diese Schubspannungen weisen
am Rand des Lagers eine hohe Spannungsspitze auf und werden in Lagermitte zu Null.
-
Verdrehungen der Lager um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen,
also senkrecht zur Hauptbelastung, wie sie aus der Durchbiegung oder einem Kippen
der auf dem Lager abgestützten Bauwerke oder durch mangelnde Parallelität der tragenden
und der belastenden Fläche, insbesondere bei Verwendung vorgefertigter Bauteile,
entstehen, ergeben nach dem gleichen Prinzip wie senkrechte Lasten zusätzliche Schubspannungen
zwischen Gummi und Einlagen. Diese Schubspannungen weisen am Rand noch ausgeprägtere
Spitzen auf als die Schubspannungen aus senkrechter Last.
-
Bei größeren Verdrehungen hebt sich das Bauwerk häufig am nicht gedrückten
Rand von dem Gummilager ab, wodurch am gedrückten Rand die Schub-Z, beanspruchung
aus senkrechter Last und Verdrehung weiter anwächst.
-
Die großen örtlichen Schubspannungen am Lagerrand können zu einem
Ablösen des Gummis von den Bewehrungseinlagen oder zu deren Zerstörung
füh-
ren. Die Behinderung der Querdehnung fällt dadurch aus, und das Lager
ist nicht mehr imstande, die ihm zugedachten Lasten aufzunehmen.
-
Um bei den bekannten Gummilagern eine größere Verdrehbarkeit zu ermöglichen,
müßte die Lagerdicke erhöht werden. Neben den hierdurch entstehenden zusätzlichen
Kosten würde zugleich die Belastbarkeit der Lager sinken, da sie mit zunehmender
Höhe unter senkrechter Last leichter ausknicken. Es handelt sich nicht um ein Biegeknicken,
sondern um ein Schubknicken, welches darauf zurückzuführen ist, daß der Schubmodul
der Lager um 2 bis 3 Zehnerpotenzen unter ihrem Elastizitätsmodul liegt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vor allem durch Lasten
senkrecht zu den Bewehrunaseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen
auftretenden Schubspannungen herabzusetzen, damit die Beanspruchung des Lagers durch
Verdrehungen und senkrechte Belastungen gesteigert werden kann, ohne daß die Gefahr
eines Ablösens des Gummis von der Bewehrunc, besteht. Die Lösung besteht darin,
daß der Randbereich des Lagerkörpers elastisch nachgiebiger ausgebildet ist als
der Mittelteil.
-
Durch die größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs wird
erreicht, daß sich in diesem die Spannungsspitzen aus Belastungen senkrecht zu den
Bewehrungseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu den Bewehrungseinlagen
nicht ausbilden können. Die Schubspannungen aus durch Längenänderungen
oder
Belastungen parallel zu den belasteten Flächen erzwungenen Schubverformungen des
Lagers sind der elastischen Nachgiebigkeit des Gummis proportional und deshalb in
dein elastisch nachgiebigeren Randbereich ebenfalls kleiner.
-
Durch diese Abminderung der Schubspannungsspitzen am Lagerrand können
die verträglichen- Beanspruchungen eines Gummilagers aus Belastungen senkrecht zu
den B ewehrungseinlagen und Verdrehungen um Achsen parallel zu diesen wesentlich
gesteigert werden.
-
Die nach der Erfindung vorgeschlagene größere elastische Nachgiebigkeit
des Randbereichs kann dadurch herbeigeführt werden, daß der Gummi des Laggerkörpers
zum Rand hin zunehmend elastisch nachgiebiger ausgebildet ist. Der Idealfall ist
in einer stetig , zunehmenden elastischen Nachgiebigkeit zu sehen, doch wird
man aus wirtschaftlichen Gründen häufig einer stufenweise zum Rand hin zunehmenden
elastischen Nachgiebigkeit den Vorzug geben. In diesem Fall kann der Lagerkörper
im Querschnitt aus nebeneinander angeordneten, fest miteinander verbundenen Streifen
aus Gummi bestehen, deren Nachgiebigkeit jeweils größer ist als die des zur Körpermitte
hin angrenzenden benachbarten Streifens.
-
Eine zum Rand hin zunehmende elastische Machgiebigkeit kann aber auch
dadurch erreicht werden, daß die Dicke des Lagerkörpers zum Rand hin zunimmt. Weiter
besteht die Möglichkeit, die Dicke der Bewehrungseinlagen von der Mitte zum Rand
abnehmen zu lassen, wodurch ebenfalls eine größere elastische Nachgiebigkeit des
Randbereichs erzielt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, daß nur ein
Teil der Bewehrungseinlagen, und zwar vorzugsweise diejenigen im Bereich der Ober-
und Unterseite des Lagerkörpers, von der Lagermitte in den Randbereich des Lacrerkörpers
geführt ist.
-
. C2
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
-
Bei dem in Ab b. 1 im Querschnitt dargestellten Lager wird
die größere elastische Nachgiebigkeit des Randbereichs dadurch erreicht, daß am
Rand elastisch nachgiebigerer Gummi verwendet ist. Die Querdehnung wird durch Bewehrungseinlagen
3 aus Metall eingeschränkt. Das Lager kann im Grundriß jede beliebige Form
haben. Die Höhe des Lagers und die Zahl der Bewehrun-seinlagen 3 kann frei
gewählt werden. Der Streifen 2 im mittleren Bereich ist härter als der Streifen
1 des Randbereichs. Die Streifen 1 und 2 können durch Vulkanisation
miteinander und mit den Bewehrun-seinla-en 3 verbunden sein, wodurch die
Tragfähigkeit des Lagers steigt. Die Pfeile symbolisieren die Hauptbelastungsrichtungen.
-
Die Zunahme der elastischen Nachgiebigkeit zum Rand kann auch in mehreren
Schritten erfolgen, wie es in A b b. 2 an dem Schnitt durch ein anderes Lager
gezeigt ist. An den verhältnismäßig harten Streifen 2 in der Mitte des Lagerkörpers
schließen sich zum Rand hin jeweils weichere Streifen 5 und 4 an. Am Rand
ist wieder der weichste Streifen 1 angeordnet. Der übergang zu weicherem
Gummi kann in beliebi- vielen Stufen oder sogar stufenlos erfolgen. Die Bewehrungseinlagen
6 dieses Lagers bestehen aus Drahtgitter oder Gewebe. Die Anzahl der Einlagen
ist ebenso wie der Grundriß des Lagers beliebig. A b b. 3 zeigt den Schnitt
durch ein Lager, das aus dem mittigen Streifen 2 und dem am Rand angeordneten Streifen
1 größerer elastischer Nachgiebigkeit besteht und bei dem die Querdehnung
beispielsweise - wie im oberen Teil der Abbildung dargestellt - durch
Bewehrungseinlagen 7 und 8 aus Blech behindert ist, deren Dicke zum
Rand hin abnimmt. Die Bewehrungseinlage 7 besteht aus einem Blech, dessen
Dicke stufenförrnig zum Rand hin abnimmt. Die Anzahl der Stufen ist beliebig. Die
Grundrißform des Bleches entspricht der Form des Gummilagers. Von derartigen Einlagen
kann eine beliebige Anzahl übereinander angeordnet sein.
-
Bei der Bewehrungseinlagge 8 nimmt deren Blechdicke stufenlos
zum Rand des Lagerkörpers ab.
-
Im unteren Teil der Ab b. 3 ist eine andere Bewehrungsanordnung
dargestellt. Hier ist nur ein Teil der Bewehrungseinlagen 9 von der Mitte
bis in den Randbereich des Lagerkörpers geführt. Hierzu gehören die Einlagen, die
der Unterseite des Lagerkörpers benachbart sind.
-
Die Bewehrungseinlagen 7, 8 und 9 können auch aus einem
hochfesten Gewebe oder einem Drahtgitter bestehen. Sie sind zum Erhöhen der Tragfähigkeit
fest mit dem Gummi verbunden.
-
Eine weitere Möglichkeit, den Lagerkörper zum Rand hin elastisch nachgiebiger
auszubilden, besteht darin, daß die Dicke des Lagerkörpers zum Rand hin zunimmt.
Diese Möglichkeit kann mit einer zum Rand hin -zunehmenden elastischen Nachgiebigkeit
nebeneinander angeordneter Streifen gekoppelt werden, wodurch die Eignung
f ür Verdrehungen um Achsen senkrecht zu der Hauptlastrichtung noch verbessert
wird.
-
Wie in Ab b. 4 gezeigt ist, kann das Gummilager also aus einem
bikonkaven Lagerkörper bestehen. Die Bewehrungseinlagen 1.0 aus Metall oder
Gewebe sind gekrümmt oder in Streifen 11 angeordnet.
-
Ab b. 5 zeigt eine Ausführung, bei der die größere Weichheit
des Randbereichs hin erreicht wird. Die Bewehrungseinlagen 3 können Bleche,
Drahtgitter oder Gewebe sein.