[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] Damit ein solches Elastomerlager - wie auch Lager anderer Art - den Auflagerdruck
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 konvexe Ausrundungen, die bei unsachgemäßem Betonieren 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Ein solcher Hohlkörper kann aus Kunststoff, wie beispielsweise Nylon, bestehen. Nach
Einbau eines solchen erfindungsgemäß ausgebildeten Elastomerlagers wird mittels einer
hydraulischen Pumpe Flüssigkeit, öl 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.
[0007] 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.
[0008] Es ist zwar bereits bekannt (DE-AS 25 27 128),Topflager dadurch höhenverstellbar
zu machen,daß eine Mem- branblase,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.
[0009] Bei solchen herkömmlichen, als Flachpresse ausgebildeten Kapselpressen wird als Druckmittel
gewöhnlich öl 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 umschlossenen Fläche 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.
[0010] 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 stellt das erfindungsgemäße Elastomerlager einen durch
Vulkanisation hergestellten Verbundkörper dar, der die Konstruktionselemente eines
bewehrten Elastomerlagels 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.
[0011] 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 Kapselpresse 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.
[0012] Ein weiterer Vorteil des Elastomer agers gemäß 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.
[0013] 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.
[0014] Die Form der Kapselpresse und damit des gesamten Elastomerlagers gemäß der Erfindung
kann rund, oval oder auch rechteckig sein.
[0015] In der Zeichnung sind ein Lager gemäß der Erfindung und seine es bildenden Bestandteile
in beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kapselpresse1, die aus zwei Blechen2besteht, die an ihrem Rand über einen
gelenkig wirkenden Wulst 3 verschweißt sind und mit ihm einen Hohlraum bilden, der
über einen Einlaß 4 das betreffende Druckmittel aufnimmt, vor dem Füllen 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 Bewehrungsplatten 7 und zwischen diesen befindlichen Elastomerschichten
8;
Fig. 3 ein bewehrtes Elastomerlager gemäß der Erfindung vor der Füllung seiner Kapselpresse
1, wobei das mit letzterer zusammengefaßte Elastomerlager 5 Bewehrungsplatten 7 aufweist,
von denen die den Blechen 2 der Kapselpresse 1 benachbarten Bewehrungsplatten 7' kürzer
als die jeweils nach aussen 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' dünner
gehalten ist als die nach außen nächstfolgende Elastomerschicht 8'';
Fig.3a das Elastomerlager gemäß Fig. 3 nach Füllung;
Fig.3b das Elastomerlager gemäß Fig. 3a bei Schrägstellung nach Füllung mit Zementmörtel
und
Fig.3c das Elastomerlager gemäß Fig.3a bei Unparallelität der anschließenden Bauwerksflächen
nach einer Füllung mit Öl.
1. 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, dadurch qekennzeichnet, 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 Bauteils 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 bekannter Weise aus
zwei an ihrem Rand über jeweils einen gelenkig wirkenden Wulst (3) miteinander verschweißten
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 gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht
(8') zwischen den Blechen (2) der Kapselpresse (1) und den ihnen benachbarten Bewehrungsplatten
(7') des Elastomerlagers (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) benachbarten Bewehrungsplatten (7') kürzer als die jeweils nach außen nächstfolgenden
Bewehrungsplatten (7'') und zweckmäßig auch kürzer als die Bleche (2) der Kapselpresse
(1) gehalten sind.
6. Lager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den den Blechen (2)
der Kapselpresse (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 benachbarten Bewehrungsplatten
(7') vorgesehenen Elastomerschicht (8') sowie neben der nach außen nächstfolgenden
Elastomerschicht (8'') nach beiden Seiten weitere Elastomerschichten (8) mit zwischenliegenden
Bewehrungsplatten (7)vorgesehen sind.
8. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel
für die Kapselpresse (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 Kapselpresse (1) ein flüssiger Zementmörtel vorgesehen ist.