REINFORCED ELASTOMER BEARING FOR HEAVY STRUCTURES, ESPECIALLY FOR BRIDGES

Abstract: 1. A reinforced elastomer bearer for supporting heavy components, in particular in bridges, wherein the elastomer material thereof has passing therethrough reinforcing plates which are separated from each other by layers of elastomer and which are shear-resistantly connected thereto by vulcanisation characterised in that inserted in the elastomer (8) of the bearer (5) between two mutually adjacent reinforcing plates (7) is a flat pressurisable capsule press (1) which in per se known manner comprises two sheet members (2) which are welded together at their edges by way of a respective bead (3) having a hinge action and which, with the beads (3), form a cavity which accommodates the pressure fluid and which is variable under the pressure thereof, which capsule press is elastically enclosed in the elastomer (6, 8) of the bearer (5) by vulcanisation.

Description: Bewehrtes Elastomerlager zur Auf lagerung von schweren Bauteilen, insbesondere bei Brücken Die Erfindung betrifft ein bewehrtes Elastomerlager zur Auflagerung von schweren Bauteilen, insbesondere bei Brücken, dessen Elastomermaterial von durch Elastomerschichten voneinander getrennten, mit diesen durch Vulkanisation schubfest verbundenen Bewehrungsplatten durchsetzt ist. Bisher bekannte derartige bewehrte Elastomerlager (DE-OS 1 658 594), die im allgemeinen der Auflagerung von schweren Bauteilen, vorwiegend bei Brücken dienen, bestehen aus einem gummiartig elastischen Material, wie Elastomer- oder Naturkautschuk, das durch Bewehrungsbleche schichtweise durchsetzt ist, die mit dem Elastomer durch Vulkanisation schubfest miteinander verbunden sind. Bei Belastung eines solchen bewehrten Elastomerlagers hat jede zwischen Bewehrungsblechen befindliche Elastomerschicht bekanntlich das Bestreben, zwischen den beiden benachbarten Bewehrungsplatten herauszuquellen, wird aber dank der schubfesten Verbindung zwischen Bewehrungsplatten und dem Elastomer daran gehindert. Dadurch entsteht ein Druckspannungszustand im Elastomer. Als Reaktionskräfte entstehen in den Bewehrungsblechen Zugkräfte und in der Verbundfuge zwischen dem Elastomer und den Bewehrungsblechen Schubkräfte. Bei einer Drehbeanspruchung des Lagers entsteht ein ähnlicher Spannungszustand. Bei horizontalen Relativverschiebungen zwischen Bauwerk und Auflagerbank leisten die Bewehrungsplatten keinen Widerstand, so dass horizontale Bewegungen durch Schrägstellung des Lagers aufgenommen werden Damit ein solches Elastomerlager - wie auch Lager anderer Art - den Auf lagerdruck des Bauwerkes übernehmen und in die Auflagerbank leiten kann, muss es in einwandfreiem Kontakt zur Unterfläche des Bauwerkes und zur Oberfläche der Auflagerbank stehen.Dies aber kann mit Elastomerlagern bisher bekannter Bauweise in vielen Fällen nicht gewährleistet werden. Solche typischen Fälle entstehen durch a) Unebenheit der Kontaktflächen des Überbaues oder der Auflagerbank, wie Knicke, konkave oder kon vexe Ausrundungen, die bei unsachgemässem Betonie ren leicht entstehen, b) Unparallelität der beiden Kontaktflächen des Überbaues und der Auflagerbank, die häufig bei Überbauten aus Fertigteilen entstehen, c) zu grossen Abstand der beiden Kontaktflächen, der durch das Lager nicht ausgefüllt werden kann, wie beispielsweise bei Stützensenkungen an statisch unbestimmten Konstruktionen infolge ungünstiger Bodenverhältnisse. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elastomerlager der eingangs genannten Art so auszubilden, dass solche Unebenheiten und insbesondere eine Unparallelität zwischen der Bauwerksfläche und dem Fundament aufgenommen werden können. Dies gelingt bei einem solchen Elastomerlager dadurch, dass erfindungsgemäss in das Elastomer des Lagers zwischen zwei einander benachbarten Bewehrungsplatten ein mit einem Druckmittel füllbarer elastischer Hohlkörper eingebettet ist, durch dessen Volumenänderung das Lager an den zwischen der Unterkante des Bauteils und der Oberkante der Auflagerbank jeweils vorhandenen Zwischenraum anpassbar ist. Ein solcher Hohlkörper kann aus Kunststoff, wie beispielsweise Nylon, bestehen. Nach Einbau eines solchen erfindungsgemäss ausgebildeten Elastomerlagers wird mittels einer hydraulischen Pumpe Flüssigkeit, bl oder Zementmörtel unter Druck in den durch den eingeschlossenen Hohlkörper geschaffenen Hohlraum gepumpt. Der Hohlkörper weitet sich dadurch auf und drückt die obere und untere Hälfte des bewehrten Elastomerlagers auseinander. Durch die Aufweitung seines Hohlkörpers kann sich das Elastomerlager dabei Unebenheiten und Unparallelitäten der beiden Kontaktflächen, wie sie zuvor in a) und b) beschrieben sind, gut anpassen, so dass das Elastomerlager gemäss der Erfindung auf einwandfreien Kontakt zum Bauwerk gelangt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Elastomerlagers gemäss der Erfindung ist als Hohlkörper eine unter Druck setzbare flache Kapselpresse vorgesehen, die in an sich bekannter Weise aus zwei an ihremRand über jeweils einen gelenkig wirkenden Wulst miteinander verschweissten Blechen besteht, welche mit den Wulsten einen das Druckmittel aufnehmenden und unter dessen Druck veränderlichen Hohlraum bilden. Es ist zwar bereits bekannt (DE-AS 25 27 128),Topflager dadurch höhenverstellbar zu machen,dass eine Membranblase,die mit einer Drückflüssigkeit füllbar ist, unter das Druckkissen des Topflagers eingelegt wird. Bei dem Elastomerlager gemäss der Erfindung ist demgegenüber aber die Kapselpresse durch Vulkanisation ein integrierter Bestandteil des Lagers und bewirkt nicht nur die Höhenverstellbarkeit, sondern bildet gleichzeitig auch eine Bewehrung ähnlich wie die Bewehrungsplatten. Bei solchen herkömmlichen, als Flachpresse ausgebildeten Kapselpressen wird als Druckmittel gewöhnlich dl oder Wasser verwendet, mit Hilfe dessen, mittels einer Hochdruckpumpe, die Kapselpresse unter Druck gesetzt wird. Hierbei werden die beiden Bleche auseinandergepresst, wobei deren Wulst als Gelenk wirkt. Die wirksame Druckfläche, das ist etwa die durch die Hochpunkte der Wulste umschlossene Fläche, drückt auf die Unterfläche des mit einer solchen Presse zu hebenden Bauwerkes. Bei diesem Vorgang verformt sich das Blechmaterial im Bereich der Wulste plastisch, und die Wulste bekommen Ringzugspannung, während das Blech in der durch die Wulste umschlossenenFläche zugspannungslos bleibt, da bei der Verformung der Wulste das Blechmaterial am Rande der wirksamen Druckfläche eher gestaucht als gezogen wird. Eine solche Kapselpresse kann aber auch mit flüssigem Zementmörtel als Druckmittel verpresst werden, wobei der Zementmörtel erhärtet und die mit ihm erzielte Hubhöhe unverändert bleibt. Zur besseren Anpassung an die Kontaktfläche des zu hebenden Bauwerks bzw. des Fundaments wird die Kapselpresse meist zwischen zwei Blechen einzementiert. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Elastomerlagers gemäss der Erfindung ist die Kapselpresse vorzugsweise in das Elastomer des Lagers durch Vulkanisation elastisch eingefasst. Auf diese Weise stelltdas erfindungsgemässe Elastomerlager einen durch Vulkanisation hergestellten Verbundkörper dar, der die Konstruktionselemente eines bewehrten Elastolui'ayz z mit einer Kapselpresse vereinigt. Die zwischen den Wulsten liegenden Stahlbleche der Kapselpresse, die,wie schon erwähnt, beim normalen Gebrauch der Kapselpresse zugspannungslos bleiben, übernehmen beim elastomeren Lager gemäss der Erfindung zusätzlich die Funktion einer Stahlbewehrung für das Elastomerlager, indem sie die zum Gleichgewicht gegenüber den Druckkräften in der Elastomerschicht erforderlichen Zugkräfte aufnehmen. Bei dieser kombinierten Verwendung dieser beiden bereits bekannten Elemente, nämlich eines bewehrten Elastomerlagers einerseits und einer Kapselpresse andererseits wird letztere nicht wie sonst starr einzementiert, sondern ist elastisch im Elastomer durch Vulkanisation eingefasst, wobei horizontale Bewegungen von dem erfindungsgemässen Lager wie bei bisher bekannten bewehrten Elastomerlagern durch Schrägstellung aufgenommen werden. Durch den hier vorgesehenen Aufbau wird ausserdem erreicht, dass die Bleche der Kapselpresse zusätzlich zur Mitwirkung als Bewehrungsblech des Elastomerlagers herangezogen werden. Bei dem Elastomerlager gemäss der Erfindung ist es darüber hinaus zweckmässig, dass die Elastomerschicht zwischen den Blechen der Kapselpresse und den ihnen benachbarten Bewehrungsplatten des Elastomerlagers dünner gehalten ist als die nach aussen nächstfolgende Elastomerschicht. Diese erste relativ dünne Elastomerschicht gewährleistet, dass die in die Bleche der Kapselpresse eingeleiteten Zugkräfte verhältnismässig gering bleiben, da bekanntermassen die Zugkräfte in den Bewehrungsplatten eines Elastomerlagers proportional zur Dicke der eingeschlossenen Elastomerschicht stehen. Ferner wird durch die relativ geringe Schichtstärke der ersten Elastomerschicht ein unregelmässiges Aufblähen der Kapselpresse verhindert. Ausserdem gewährleistet diese dünne Elastomerschicht eine gute Führung der Verformung der Kapselpres se durch die erste Bewehrungsplatte des Lagers. Hierbei ist es schliesslich auch vorteilhaft, wenn die den Blechen der Kapselpresse benachbarten Bewehrungsplatten kürzer als die jeweils nach aussen nächstfolgenden Bewehrungsplatten und zweckmässig auch kürzer als die Bleche der Kapselpresse gehalten sind. Ein weiterer Vorteil desElastomerA emäB der Erfindung ist gegeben, wenn die den den Blechen der Kapselpresse benachbarten Bewehrungsplatten nach aussennächstfolgenden Bewehrungsplatten über den Randwulst der Kapselpresse hinausragen. Der so erzielte Aufbau wird zum Schutz gegen Korrosion und mechanische Angriffe am Randbereich und über die äussere Bewehrungsplatte durch Elastomer überdeckt. Darüber hinaus ist es möglich, dass neben der zwischen den Blechen der Kapselpresse und den ihnen benachbarten Bewehrungsplatten vorgesehenen Elastomerschicht sowie neben der nach aussen nächstfolgenden Elastomerschicht nach beiden Seiten weitere Elastomerschichten mit zwischenliegenden Bewehrungsplatten vorgesehen sind. Als Druckmittel für die Kapselpresse kann wie üblich eine Flüssigkeit wie öl oder Wasser vorgesehen sein, mit der die im Lager gemäss der Erfindung enthaltene Kapselpresse unter Druck gesetzt wird. Wird als Druckmittel für die Kapselpresse aber ein flüssiger Zementmörtel verwendet, erhärtet dieser, nachdem er die Kapselpresse unter Druck gesetzt hat, wobei dann das elastomere Lager nach der Erfindung wie ein bewehrtes Elastomerlager mit einem eingeschlossenen harten Mörtelkern wirkt. Durch zweckmässige Wahl des Druckes beim Injizieren der Kapselpresse kann gezielt ein gewünschter Auflagerdruck erzeugt werden und damit der Kräfteverlauf in der Konstruktion günstig gesteuert werden. Bei mehrfach auftretenden Stützensenkungen oder sonstigen Verschiebungen kann durch wiederholtes Nachpumpen korrigiert werden. In solchen Fällen empfiehlt es sich, als Injektionsflüssigkeit öl zu verwenden. Die Form der Kapselpresse und damit des gesamten Elastomerlagers gemäss der Erfindung kann rund, oval oder auch rechteckig sein. In der Zeichnung sind ein Lager gemäss der Erfindung und seine es bildenden Bestandteile in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eineKapselpressel,die aus zwei Blechen2besteht, die an ihrem Rand über einen gelenkig wirken den Wulst 3 verschweisst sind und mit ihm einen Hohlraum bilden, der über einen Einlass 4 das betreffende Druckmittel aufnimmt, vor dem Fül len mit diesem Druckmittel; Fig.1a die Kapselpresselgemäss Fig. 1 nach dem Füllen unter Erreichung einer Hubhöhe x; Fig. 2 ein bisher bekanntes bewehrtes Elastomerlager 5 mit einer Elastomerummantelung 6, mehreren Be wehrungsplatten 7 und zwischen diesen befind lichen Elastomerschichten 8; ; Fig. 3 ein bewehrtes Elastomerlager gemäss der Erfindung vor der Füllungseiner Kapselpresse 1, wobei das mit letzterer zusammengefasste Elastomerlager 5 Bewehrungsplatten 7 aufweist, von denen die den Blechen 2 der Kapselpresse 1 benachbarten Beweh rungsplatten 7' kürzer als die jeweils nach aus sen nächstfolgende Bewehrungsplatte 7'' und auch kürzer als die Bleche 2 der Kapselpresse 1 gehalten sind, und die Elastomerschicht 8' zwischen den Blechen 2 der Kapselpresse 1 und den ihnen benachbarten Bewehrungsplatten 7' dün ner gehalten ist als die nach aussen nächstfol gende Elastomerschicht 8''; Fig.3a das Elastomerlager gemäss Fig. 3 nach Füllung; Fig.3b das Elastomerlager gemäss Fig. 3a bei Schrägstel lung nach Füllung mit Zementmörtel und Fig.3c das Elastomerlager gemäss Fig.3a bei Unparal lelität der anschliessenden Bauwerksflächen nach einer Füllung mit öl.

Claims: Patentansprüche: 1. Bewehrtes Elastomerlager zur Auflagerung von schwe ren Bauteilen, insbesondere bei Brücken, dessen Elastomermaterial von durch Elastomerschichten von einander getrennten, mit diesen durch Vulkani sation schubfest verbundenen Bewehrungsplatten durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Elastomer (8) des Lagers (5) zwischen zwei einander benachbarten Bewehrungsplatten (7) ein mit einem Druckmittel füllbarer elastischer Hohlkörper (1) eingebettet ist, durch dessen Volumenänderung das Lager (5) an den zwischen der Unterkante des Bau teils und der Oberkante der Auflagerbank jeweils vorhandenen Zwischenraum anpassbar ist. 2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hohlkörper eine unter Druck setzbare flache Kapselpresse (1) vorgesehen ist, die in an sich be kannter Weise aus zwei an ihrem Rand über jeweils einen gelenkig wirkenden Wulst (3) miteinander ver schweissten Blechen (2) besteht, welche mit den Wulsten (3) einen das Druckmittel aufnehmenden und unter dessen Druck veränderlichen Hohlraum bilden. 3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselpresse (1) in das Elastomer (6, 8) des Lagers (5) durch Vulkanisation elastisch eingefasst ist. 4. Lager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, dass die Elastomerschicht (8') zwischen den Blechen (2) der Kapselpresse (1) und den ihnen be nachbarten Bewehrungsplatten (7') des Elastomerla gers (5) dünner gehalten ist als die nach aussen nächstfolgende Elastomerschicht (8''). 5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Blechen (2) der Kapselpresse (1) be nachbarten Bewehrungsplatten (7') kürzer als die jeweils nach aussen nächstfolgenden Bewehrungs platten (7'') und zweckmässig auch kürzer als die Bleche (2) der Kapselpresse (1) gehalten sind. 6. Lager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die den den Blechen (2) der Kapsel presse (1) benachbarten Bewehrungsplatten (7') nach aussen nächstfolgenden Bewehrungsplatten (7'') über den Randwulst (3) der Kapselpresse (1) hinausragen. 7. Lager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass neben der zwischen den Blechen (2) der Kapselpresse (1) und den ihnen benachbar ten Bewehrungsplatten (7') vorgesehenen Elastomer schicht (8') sowie neben der nach aussen nächst folgenden Elastomerschicht (8'') nach beiden Sei ten weitere Elastomerschichten (8) mit zwischen liegenden Bewehrungsplatten (7)vorgesehen sind. 8. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmittel für die Kap selpresse (1) eine Flüssigkeit wie öl oder Wasser vorgesehen ist. 9. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmittel für die Kap selpresse (1) ein flüssiger Zementmörtel vorge sehen ist.

Inventors: TOPALOFF, BORIS, DR.-ING.
Applicants: TOPALOFF, BORIS, DR.-ING.
Application year: 1983
Main classification: E01D19
IPC codes: E01D19