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Bezeichnung: Lager Für die Auflagerung von Bauteilen
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Die Erfindung betrifft ein Lager mit elastoplastischen Eigenschaften
für die Auflagering von Bauteilen, bestehend aus flächigen T@agelementen und/oder
Elastomerschichten.
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Das erfindungsgemäße Lager ist zur Aufmahme von Bauteilen, z.B. zur
Verbindung von Platten mit Balken oder Stützkonsolen, Balken mit Balken oder Stptzen
mit Stützen vorgesehen und soll alle an Bauleger dieser Art zu stellenden technischen
Anforderungen, insbesondare im Bereich des Stahlbetonfertigteilbaues erfüllen können.
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An Lager dieser Art werden folgende Forderungen gestellt: 1. Sicher
Ableitung von senkrecht zur Lagerebene auftretenden Lasten (Eigengewicht und Uerkehrslast)
in die unteren Bauteile, ohne -daß bauübliche Verwölbungen oder Rauhheiten der Lagerflächen
der angrenzenden Bauteile unzulässig hohe Spannungsspitzen ergeben; 2. Verhinderung
unzulässig hoher Kantenpressungen infolge unvermeidbarer Maßabweichungen von der
Parallelität zugehöriger Berührungsflächen bei Fsrtigbauteilen und der Uerdrehwinkel
infolge vergesehener Bauteilverformungen:
3. Ermaglichung planmäßiger
Bauteilverschiebungen in der Lagerebene mit minimalen Rückstellkräften und 4. Wartungsfreiheit
und lange Lebensdauer von ca. 50 0 100 Jahren.
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Es sind Lager der eingangs genannten Art und ähnlicher Bauweise bekann,
die die vorgenannten Aufgaben nicht oder nur teilweise erfüllen, so daß ein Bedürfnis
besteht, die vorhandene Lücke durch eine verbesserte Konstruktion auszufüllen.
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Die DE-OS 24 18 438 und die DE-AS 16 58 811 beschreiben Lagerplatten
zur Ableitung von Baulasten, wobei die zwischen zwei Bauteilen einsetzbaren Lagerplatten
aus gelochten Gummiplatten, also nicht aus kombinierten Schichtelementen bestehen.
Die Lochungen sollen den unter Belastung und Verformung verdrängten.Werkstoff aufnehmen.
Solche ganzelastomere Lagerplatten eignen sich allenfalls zur Aufnahme zentrisbher
Lasten. Exzentrische Lasten, wie sie in alle;Regel auftreten, führen dagegen zu
Kantenpressungen, die in ihrer Größe denjenigen ungelochter Gummiplatten vergleichbar
sind. Darüber hinaus haben sie auch den Nachteil, daß durch die Lochung die Einreißfestigkeit
gegen über der natürlichen Vulkanisationshaut vermindert ist.
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Wenngleich eine Legerplatte nach der DE-AS 17 59 180 dem letztgenannten
Mangel auch abhilft, indem statt der Löcher einvulkanisierte Hohlraumaussparungen
vorgesehen sind,wird der wesentliche übrige Nachteil dieser Platten nicht behoben
Ferner ist ein Lager der eingangs genannten Art bekannt durch die
DE-OS
25 48 447. Dieses Lager besteht aus einem Hauptkörperteil aus elastomerem Werkstoff,
einer darauf liegenden nichtmetallischen, Kompressiblen Zwischenschicht und einer
diese bedeckenden Schicht aus Kunststoff, wobei der Hauptkörperteil eine Anzahl
eingelagerter expansiver Beilageplatten enthält. Das Lager hat jedoch ein relativ
instabiles Verhalten und ist nicht geeignet, die-eben genannten Bedingungen zu erfüllen.
Auch sind Aufgabe und Lösung dieses volielestischen Lagers anders als beim vorgesehenen
teilelestomeren Lager.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hager
zu schaffen, das auch über die relativ engen Grenzen Pür die bekannten Lager einsetzbar-ist,
eine sichere gleichförmige Ableitung der Last ermöglicht und relativ einfach herstellbar
ist. Dieses Lager soll teils elastisch, teils Plastisch auf ihm aufgezwungene Verformungen
reagieren.
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Die Lösung der gestellten Ausgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen,
daß im Bereich technischer durchschnittlicher Lagerbeanspruchung die Tragelemente
plastisch und / oder mindestens eine Elastomerschicht über ihren natürliche plastischen
Verformungsanteil an der Gesamt-#erformung hinaus plastisch verformbar sind.
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Durch diese Gestaltung ist es möglich, die Dicke der Elastomerschichten
herabzusetzen und zugleich eine stabiler, gleichmäßigere Lager rung der Bauteile
zu erzielen.
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Vorteilhaft ist nach einer Weizerbildung der Werbindung vorgesehen,
daß
die Tragelemente Platten sind, die aus Metallen bestehen, deren Streckgrenze relativ
niedrig, etwa im Bereich = 50 - 150 N/mm2, und deren Bruchdehnung sehr hoch, mindestens
bei e= 40 liegen.
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Es ist ebenso vorteilhaft, wenn die Tragelemants aus Fasern bestehen,
deren Streckgrenze gelativ niedrig, etwa im Bereich #= 50 - 150 N/mm² und tieren
Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei #= 40% liegen und die fest mit mindestens
einer der benachbarten Elastomerschichten,Z.B.
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durch Vulkanisation verbunden sind.
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Die erfindungsgemäßen Lagerkonstruktionen weisen bei zentrischer Belattung
in bestimmten Spannungsintervallen näherungsweise lineare Spannungs-Stauchungslinien
auf. Bei einer Lagerverdrehung wird hierdurch erreicht, daß bei Erreichen der zulässigen
Lagerbelastung die tatsächliche Spannungsverteilung etwa der mittleren rechnerischen
Spannung entspricht. Infolgedessen können wesentlich höhere zulässige Drehwinkel
als bei bekannten Lagern ohne Überschreitung der zulässigen Maximalspannung erzielt
werden Dies wiederum hat zur Folge, daß alle bauüblichen Toleranzen ausgeglishen
werden können.
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Diese Wirkung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß infolge der
besonderen Gestaltung der Tragelements und/oder der Elastomerschichten bei Erreichen
einer vorbestimmten örtlichen Pressung eine bestimmte, zugeordnete Uerminderung
der Lagerhöhe eintritt. Je mehr diese Verformung in den plastischen Bereich fällt,
umso ausgeprägter ist der Spannungsauegleich.
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Da die Plastische Verformbarkeit auf ein endihes Maß begrenzt ist
tritt auch keine unerwünschte Ausweiswirkung auf, wie sie z.B. bei Bleilagern verkommt.
Hiermit verbunden ist der Vorteil, daß bei einer Überlastung des Lagers durch eine
zu hohe Auflast oder durch zu große Verdrehwinkel die Verformung stabilisiert wird,
wie des auch bei üblichen Elastomerlagern der Fall isto Anstelle der für die Tragelemente
üblichen Stahlbleche aus Stählen mit hoher Streckgrenze können nun Bleche aus relativ
billigen Stäh-1Rn oder- aüc:h anderen Metallen mit extrem niedriger ausgeprägter
Streckgrenze verwendet werden. In Abhänhigkeit von der Höhe der Streckgrenze und
der Dicke der verwendeten Bleche und Elastomerschich ten tritt bei Erreichen bestimmter
Lasten und / oder Verdrehwinkel ein örtliches Fließen der als Tragelemente verwendeten
Bewehrungsbleche ein. Hierdurch verringert sich irrebersibel die Lagerdicke, und
es erfolgt eine Umlagerung der Spannung zum weniger belasteten Rand. Bei geeigneter
Auswahl der Schichtdicke ist es möglich, bei zulässiger $Lagerbelastung und/oder
Lagerverdrehung eine angenähert gleichförmige Spannungsverteilung zu erzielen.
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Als Werkstoff für die Tragelemente eignet sich beispielsweise Reinsteisen
mit einem Kohlenstoffanteil von 0,001%, weichgeglühtes Armco-Eisen, Weicheisen in
besonderer Zusammensetzung sowie manganhaltige Siliziumbronze (CuSi2Mn).
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Weitere Ausgeataltungen der, Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert und zwar zeigen: Fig. 1 eine erste Ausfuehrung eines einfachen Lagers
gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein mehrschichtiges Lager der Bauart nach Fig. 1 Fig
3 eine zweite Ausführung eines einfachen Lagers Fig. 4 ein mehrschichtiges Lager
dar Bauart nach Fig. 3, Fig. 5 eine Ausführungsform einer Elastomerschicht, Fig.6-8
verschiedene Ausführungsformen eines Tragelements, Fig. 9 eine dritte Ausführungsform
eines einfachen Lagers, Fig. 10 eine mehrschichtige Ausführung des Lagers nach Fig.
9, Fig. 11 eine vierte Ausführungsform eines einfachen Lagers und Fig,. 12 eine
mehrschichtige Ausführung des Lagers nach Fig. 11.
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Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Lagers gemäß der
Erfindung Zwischen zwei Bauteilen 1,2, beispielsweise zwei Stahl betnnfertigteilen,
befindet sich das eigentliche Lager, das aus mehreren aufeinanderliegenden Schichten
gebildet ist, die gemeinsam die Lagerwirkung hervorrufen.
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-Die oberen und unteren Begrenzungsschichten 3 bestehen, wie bei den
bekannten Lagern aus einer dünnen Elastomerschicht, beispiels weise Polychloropren.
Sie dienen lediglich als Korrosionsschutzschicht für die darunter befindlichen Tragelemente
4 und nehmen an der eigentlichen Lagerwirkung nicht teil. Sie können daher auch
fortgelassen oder durch minen anderen Korrcsionschutz ersetzt sein.
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Die Begrenzungsschichten 3 schließen zwischen sich je ein Tragelemen
ment 4 zwischen diesen eine Elastomerschicht 5 üblicher Art z,B, eine Gummiplatte
oder eine besonders hergestellte Elastomer schicht ein, die noch näher erläutert
wird.
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Die Tragelemente 4 können gleichartig oder unterschiedlich sowohl
hinsichtlich ihrer Dicke, Konstruktion als auch ihrer Festigkeit sein. Maßgebend
ist lediglich, daß sie nach anfänglich elastischem Verhalten im Bereich durchschmittlicher
technischer Lagerbelastung plastisch und/oder mindestens eine Elastomerschicht 5
über ihren natürlichen plastischen Verformungsanteil an der Gesamtverformung hinaus
Plastisch verformbar sind, Die Tragelemente 4 bestehen zweckmäßig aus Metallen oder
auch aus asen, deren Streckgrsnze relativ niedrig, etwa im Bereich ven = 50 - 150
K/mm und deren Bruchdehnung sehr hoch, d.h. mindestens # = 40% ist. Für den Fall
daß die Tragalemente 4 aus Fasern dieser Beschaffenheit bestehen,' sollen diese
fest mit mindestens einer benachbarten Elastomerschicht 5 z0B. durch Vulkanisation
verbunden sein. Die Fasern können als Vlies vorliegen oder auch durch Webens Wirken
oder dgl. miteinander verbunden sein.
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Wie Fig. 2 zeigt, kann das Lager auch mehrere Elastomerschichten 5
aufweisen, die mit Tragelementen 4 abwechseln, wobei die oberen und unteren Tragelemente
4 nach außen jeweils von einer Begrenzungsschich 3 beseckt sind.
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Je nach der Anwendungsaufgabe können ein oder mehrere Tragelemente
4 als normale, schubfest mit einer benachbarten Elastomerschicht Z.B.
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durch Vulkanisation verbundene Blechplatten 6 ausgebildet sein.
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(Fig. 3 und 4)O Die Tragelemente 4 können auch aus einem Kombinationselement
bestehen, das aus einem Hohlräume 7,8 oder 9 bildenden Kernteil 10,11 oder 12 und
diesen abdeckenden, dünnen Flächenelementen 13.aus Metall, d.h.
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Blechen gebildet ist, Dabei sind diese Bleche 13 zweckmäßig fest mit
den Kernteilen 10,11 oder 12 z.B. mittels Schweißung verbunden. Die Kernteile 10,11
oder 12 können aus gelochten Blechplatten 10 (Fig.6) oder aus Metallplatten 11,12
(Fig. 7,8) mit mindestens einachsigen Vertiefungen z.B. in der Form wellenförmiger
(ii) oder trapezförmiger (12) Vertiefungen bestehen.
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Um eine geeignete Elastomerschicht-5 zu erhalten, kann diese auch
Hohlkugelelemente z.B. Miktohohlkugeln 14 enthalten, die bei bestimmter Belastung
plötzlichen Gestaltsänderungen, z.B. infolge Beulens oder Zerbrechens unterliegen.
Bei Erreichen bestimmter örtlicher Druck spannungen seulen die Wendungen der Hxhlkugelelements
14 oder brechen, wobei Sie Schalensteifigkeit naturgemäß verloren geht und eine
vorübergehende oder bleibende Dickenverminderung des Lagers eintritt, Eine solche
Elastomerschicht 5 kann auch eine geignot Bewehrung 15,z.
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B. in der Form einer gewellten Blech- oder Kunststoffplatte aufweisen.
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(Fig.5). Im Sonderfall kann eine solche Elastomurschicht'5 auch des
Tragelement 4 bilden.
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Lager mit Elastomerschichten 5 gemäß Fig. 5 zeigen die Fig. 9 bis
12 jeweils in einfacher (Fig. 9,11) und mehrschichtiger (Fig. 10,12) Ausführung,
wobei jeweils verschiedene Tragelemente 4 verwendet sind
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