DE2849864C2

DE2849864C2 - Mehrschichtiges Lager mit elastischen Verformungseigenschaften

Info

Publication number: DE2849864C2
Application number: DE19782849864
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE2849864A1

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Lager mit elastischen Verformungseigenschaften für die Auflagerung von Bauteilen.

Das erfindungsgemäße Lager ist zur Aufnahme von Bauteilen, z. B. zur Verbindung von Platten mit Balken oder Stützkonsolen, Balken mit Balken oder Stützen vorgesehen und soll alle an Baulager dieser Art zu stellenden technischen Anforderungen, insbesondere im Bereich des Stahlbetonfertigteilbaues erfüllen können.

An Lager dieser Art werden folgende Anforderungen gestellt:

1. Sichere Ableitung von senkrecht zur Lagerebene auftretenden Lasten (Eigengewicht und Verkehrslast) in die unteren Bauteile, ohne daß bauübliche Verwölbungen oder" Rauhheiten der Lagerflächen der angrenzenden Bauteile und unzulässig hohe Spannungsspitzen ergeben;

2. Verhinderung unzulässig hoher Kantenpressungen

infolge unvermeidlicher Maßabweichungen von der Parallelität zugehöriger Berührungsflächen bei Fertigbauteilen und Maßabweichungen der Verdrehwinkel infolge vorgesehener Bautailverformungen;

3. Ermöglichung planmäßiger Bauteilverschiebungen in der Lagerebene mit minimalen Rückstellkräften und

4. Wartungsfreiheit und lange Lebensdauer.

Es sind Lager der eingangs genannten Art und ähnlicher Bauweise bekannt die die vorgenannten Anforderungen nicht oder nur teilweise erfüllen, so daß ein Bedürfnis besteht, die vorhandene Lücke durch eine verbesserte Konstruktion auszufüllen.

Das DE-GM 7319 931 betrifft ein bewehrtes Elastomerlager, dessen oberste und unterste Schichten Noppen oder dgl. aufweisen. Die hierdurch gebildeten Hohlräume sollen den unter Belastung verdrängten Werkstoff aufnehmen. Solche Lager eignen sich vorwiegend zur Aufnahme zentrischer Lasten. Exzentrische Lasten jedoch, wie sie in aller Regel auftreten, führen hingegen zu Kantenpressungen. Das Verformungsverhalten solcher Lager führt zu der Gefahr, daß nur ein Teil der gesamten Lagerfläche an der Lastübertragung beteiligt ist Dadurch werden die Kantenpressungen noch größer und die angrenzenden Konstruktionsteile werden überlastet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager zu schaffen, das eine sichere gleichförmige Ableitung der Last auch dann ermöglicht, wenn die einander zugeordneten Kontaktflächen erheblich von der Planparallelität abweichen, und das relativ einfach herstellbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale. Ein solches Lager reagiert teils elastisch, teils plastisch auf ihm aufgezwungene Kräfte bzw. Lasten. Diese Wirkung wird erzielt, da infolge der besonderen Gestaltung der Tragschienten und/oder Elastomerschichten bei Erreichen einer vorbestimmten örtlichen Pressung eine bestimmte, zugeordnete Verminderung der Lagerhöhe eintritt

Die erfindungsgemäßen Lagerkonstruktionen weisen nicht nur bei zentrischer Belastung in bestimmten Spannungsintervallen näherungsweise lineare Spannungs-Stauchungs-Charakteristika auf, sondern auch bei einer Lagerverdrehung wird es ermöglicht, 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 bauübliche Toleranzen ausgeglichen werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Tragschichten aus Platten aus Metall, dessen Streckgrenze relativ niedrig, etwa im Bereich a = 50— 150 N/mm² und dessen Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei ε = 40% liegen. Anstelle der für bewehrte Lager üblichen Stahlbleche aus Stählen mit hoher Streckgrenze können nun Bleche aus relativ billigen Stählen oder auch aus anderen Metallen mit extrem niedriger, ausgeprägter Streckgrenze verwendet werden. In Abhängigkeit von der Höhe der Streckgrenze und der Dicke der verwendeten Bleche

und Elastomerschichten tritt bei Erreichen bestimmter Lasten und/oder Verdrehwinkel ein örtliches Fließen der als Tragschichten verwendeten Bleche ein. Hierdurch verringert sich irreversibel die Lagerdicke, und es erfolgt eine Umlagerung der Spannung zum weniger belasteten Rand. Als Werkstoff für diese Tragschichten eignet sich beispielsweise Reinsteisen mit einem Kohlenstoffanteil von 0,001%, weichgeglühtes ARMCO-Eisen, Weicheisen in besonderer Zusammensetzung sowie manganhaltige Siliziumbronze (CuSi₂Mn).

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 angegeben.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung eines Lagers gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine Weiterbildung des Lagers der Bauart nach Fig. 1;

F i g. 3 eine zweite Ausführung des Lagers;

F i g. 4 eine Weiterbildung des Lagers der Bauart nach Fig.3;

F i g. 5 eine Ausführungsform einer Elastomerschicht;

Fig.6—8 verschiedene Ausführungsformen einer Tragschicht;

F i g. 9 eine dritte Ausführungsform des Lagers; F i g. 10 eine Weiterbildung des Lagers nach F i g. 9; F i g. 11 eine vierte Ausführungsform des Lagers und Fig. 12 eine Weiterbildung des Lagers nach Fig. 11.

F i g. 1 zeigt eine einfache Ausführung eines Lagers gemäß der Erfindung, das sich zwischen zwei Bauteilen 1 und 2, beispielsweise zwei Stahlbetonfertigteilen, befindet und das aus mehreren aufeinanderliegenden Schichten gebildet ist, die gemeinsam die Lagerwirkung hervorrufen.

Die oberen und unteren Begrenzungsschichten 3 bestehen, wie bei den bekannten Lagern aus je einer dünnen Elastomcrschicht, beispielsweise aus Polychloropren, und dienen lediglich als Korrosionsschutzschicht für die darunter befindlichen Tragschichten 4 und nehmen selbst an der eigentlichen Lagerwirkung nicht teil. Sie können daher auch fortgelassen oder durch einen anderen Korrosionsschutz ersetzt sein. Die Begrenzungsschichten 3 schließen zwischen sich je eine Tragschicht 4 und' zwischen diesen eine Elastomerschicht 5 üblicher Art, z. B. eine Gummiplatte oder eine besonders hergestellte Elastomerschicht ein, die noch näher erläutert wird.

Die Tragschichten 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 durchschnittlicher technischer Lagerbean- - spruchung (Belastung) plastisch und/oder mindestens eine Elastomerschicht 5 über ihren natürlichen plastischen Verformungsanteil an der Gesamtverformung hinaus plastisch verformbar sind. Die Tragschichten 4 bestehen zweckmäßig aus Metallen oder auch aus Fasern, deren Streckgrenze relativ gering, etwa im Bereich von σ = 50—150 N/mm² und deren Bruchdehnung sehr hoch, d. h. mindestens ε =40% sind. Für den Fall, daß die Tragschichten 4 aus Fasern dieser Beschaffenheit bestehen, sollen diese fest mit mindestens einer benachbarten Elastomerschicht 5, z. B. durch Vulkanisation, verbunden sein. Die Fasern können, als Vlies vorliegen oder auch durch Weben, Wirken oder dgl. miteinander verbunden sein.

Wie Fig.2 zeigt, kann das Lager auch mehrere Elastomerschichten 5 aufweisen, die mit Tragschichten 4 abw-schseln, wobei die oberen und unteren Tragschichten 4 nach außen jeweils von einer Begrenzungsschicht 3 bedeckt sind. Je nach Anwendungsaufgabe können ein oder mehrere Tragschichten als normale, schubfest mit einer benachbarten Elastomerschicht z. B. durch Vulkanisation, verbundene Blechplatten 6 ausgebildet sein (F ig. 3 und 4). Die Tragschichten 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. Blechen gebildet ist Dabei sind diese Bleche 13 zweckmäßig fest mit den Kernteilen 10,11 oder 12

z. B. durch Schweißung, verbunden. Die Kernteile 10,11, 12 können aus gelochten Blechplatten (F i g. 6) oder aus Metallplatten mit mindestens einachsigen Vertiefungen, z. B. in der Form wellenförmiger oder trapezförmiger Vertiefungen (F i g. 7,8) bestehen.

Um eine geeignete Elastomerschicht 5, die auch plastisch verformbar ist, zu erhalten, kann diese Hohlkugelelemente 14, z. B. Mikrohohlkugel!! enthalten, die bei bestimmter Belastung plötzlichen Gestaltveränderungen, z. B. infolge Beulens oder Zerbrechens unterliegen. Bei Erreichen bestimmter örtlicher Druckspannungen beulen die Wandungen der Hohlkugelelemente 14 oder brechen diese, wobei die Schalensteifigkeit naturgemäß verloren geht und eine vorübergehende oder bleibende Dickenverminderung des Lagers eintritt

Eine solche Elastomerschicht 5 kann auch eine geeignete Bewehrung 15, z.B. in der Form einer gewellten Blech- oder Kunststoffplatte aufweisen (Fig.5). Im Sonderfall kann eine solche Elastomer-

schicht 5 auch die Tragschicht 4 bilden.

Die Fig.9—12 zeigen Lager mit wenigstens einer Elastomerschicht 5, wobei verschiedene Tragschichten 4 verwendet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrschichtiges Lager mit elastischen Verformungseigenschaften für die Auflagerung von Bauteilen, gekennzeichnet durch Tragschichten und/oder Elastomerschichten, wobei im Bereich durchschnittlicher Beanspruchung des Lagers die Tragschichten (4) plastisch verformbar sind und/ oder mindestens eine Elastomerschicht (5) über ihren natürlichen plastischen Verformungsanteil an der Gesamtverformung hinaus plastisch verformbar ist

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschichten (4) aus Platten aus Metall bestehen, dessen Streckgrenze relativ niedrig, etwa im Bereich σ = 50—150 N/mm² und dessen Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei ε = 40% liegen.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschichten (4) aus Fasern bestehen, deren Streckgrenze relativ niedrig, etwa im Bereich a = 50—150 N/mm² und deren Bruchdehnung sehr hoch, mindestens bei ε = 40% liegen und die fest mit mindestens einer benachbarten Elastomerschicht (5) z. B. durch Vulkanisation verbunden sind.

4. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Tragschicht (4) aus einem Kombinationselement besteht, das aus einem Hohlräume (7, 8, 9) bildenden Kernteil (10, 11, 12) und dieses abdeckenden, dünnen Flächenelementen (13) gebildet ist

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Flächenelemente (13) mit mindestens einer benachbarten Elastomerschicht (5) schubfest verbunden sind.

6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elastomerschicht (5) vorgesehen ist, die Hohlkugelelemente (14) enthält, die bei bestimmter örtlicher Beanspruchung plötzlichen Gestaltänderungen, z. B. Beulen oder Zerbrechen, unterliegen.

7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß einzelne Tragschichten aus normalen, schubfest mit einer benachbarten Elastomerschicht (5) verbundenen Blechplatten (6) bestehen.