[0001] Die Erfindung betrifft ein elastomeres Topflager für Bauwerke, insbesondere Brücken,
mit einem Topf und einem in ihn eingreifenden Deckel sowie einer zwischen ihnen eingeschlossenen,
den verformbaren Teil des Lagers bei dessen Beanspruchung bildenden Elastomer-Scheibe.
Solche Topflager dienen bekanntlich der Aufnahme der vertikalen Auflast, z.B. einer
Brücke, der Aufnahme von Verdrehungen des Auflagerpunktes, von Horizontalverschiebungen
und von Horizontalkräften, wenn das Lager als Festpunkt des betreffenden Bauwerkes
wie einer Brücke geplant ist.
[0002] Bisher bekannte Topflager dieser Art bestehen aus einem Zylindertopf mit einem Deckel.
In dem Zylindertopf liegt eine kreisrunde Elastomer-Scheibe, die den verformbaren
Teil des Lagers ausmacht. Bei Beanspruchung des Topflagers durch das Gewicht der Brücke
drückt der Deckel auf die Elastomer-Scheibe, die nicht ausweichen kann, da sie in
dem Topf eingeschlossen ist. Es stellt sich ein Spannungszustand in der Elas tomer-Scheibe,
ähnlich dem einer eingeschlossenen Flüssigkeit ein. Bei Beanspruchung durch eine Verdrehung
des Auflagerpunktes der Brücke verformt sich die Elastomer-Scheibe keilförmig, indem
die eine Hälfte keilförmig dicker und die andere Hälfte keilförmig dünner wird. Auch
auf die Verdrehung ist das Modell der eingeschlossenen Flüssigkeit übertragbar. Diese
Funktionsweise ist jedoch nur dann möglich, wenn gewährleistet ist, daß am Scheibenrand
das Elastomer nicht in den Spalt zwischen der Innenwand des Zylindertopfes und dem
Deckel gepreßt wird. An dem Modell der eingeschlossenen Flüssigkeit bedeutet das,
daß der Deckel am Druckzylinder dicht abschließen muß.Die aufzunehmende Verdrehung
erfordert aber eine Mindestbreite des Spaltes zwischen Deckel und Zylindertopf.
[0003] Dieses Problem hat man bisher mit Hilfe von Dichtungsbändern, die im Randbereich
der Elastomer-Scheibe eingelegt werden, zu lösen versucht. Es werden verschiedene
Varianten von Dichtungsbändern verwendet wie z.B. Bänder aus Metall oder Kunststoff,
Bänder mit rechteckigen oder winkelförmigen Querschnitten oder Bänder als Ketten,
die aus einzelnen miteinander verbundenen Kettengliedern bestehen. Diese Dichtungsbänder
bleiben jedoch immer ein schwacher Punkt des Topflagers. Bei hoher Belastung versagen
als erstes die Dichtungsbänder. Besonders bei den wiederholten Verdrehungen schleift
der Scheibenrand entlang der Zylinderwand und wird in dem Spalt zwischen Zylinderwand
und Deckel eingeklemmt und zerstört.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastomeres Topflager der eingangs
definierten Art so auszugestalten, daß die eingefügte Elastomer-Scheibe nicht in den
Spalt zwischen Topfwandung und Deckel einklemmen und zerstört oder sonstwie in ihrer
Funktionsweise beeinträchtigt werden kann.
[0005] Diese Aufgabe ist bei einem solchen elastomeren Topflager erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Elastomer-Scheibe beidseitig mit je einer Stahlplatte durch Vulkanisation
verbunden und so als bewehrtes Elastomer-Lager ausgebildet ist, dessen beidseitigen
Stahlplatten über den an sie angrenzenden Rand der Elastomer-Schicht hinausragen.
Aufgrund dieser Ausbildung kann die Elastomer-Schicht nicht in den Spalt zwischen
Topfinnenwandung und Deckel eindringen. Dies wird in noch erhöhterem Maß dadurch verhindert,
daß die frei umlaufenden Stirnflächen der Elastomer-Schicht konkav ausgebildet sind.
Hierbei kann das bewehrte Elastomer-Lager einschichtig oder für größere Verdrehungen
auch mehrschichtig ausgebildet sein.
[0006] Es ist zwar bereits ein elastomeres Topflager bekannt (DE-OS 1 806 628), bei dem
die Elastomer-Schicht gegenüber Topf und Deckel zurückversetzt ist. Aufgrund dieser
Maßnahme ist jedoch bei hoher Belastung des Lagers keine sichere Gewähr dafür gegeben,
daß kein Elastomer in den Spalt zwischen Topf und Deckel eindringen kann. Bei diesem
Topflager ist außerdem das Elastomer-Kissen nicht mit beidseitigen aufvulkanisierten
Stahlplatten ausgerüstet.
[0007] Auch bei einem ferner bekannten Gummilager ("Der Bauingenieur", 39 (1964), Heft 2,
Seite 63 Abb. 29) sind mit ihm die beidseitigen Stahlplatten nicht vulkanisiert, demnach
kein Bestandteil desselben und dienen daher auch nicht dessen Bewehrung. Vielmehr
sind die beiden Stahlplatten dort Bestandteil der stählernen Festhaltekonstruktion.
[0008] Die Stahlplatten des bewehrten Elastomer-Lagers lassen einem Topflager gemäß der
Erfindung einen geringen Spalt zur Topfwand frei, damit bei Verdrehungen keine Klemmkräfte
entstehen. Durch den Ersatz der Elastomer-Scheibe durch ein bewehrtes Elastomer-Lager
mit den Konstruktionsmerkmalen der überkragenden Stahlplatten und evtl. konkaven Stirnflächen
wird das Problem der Dichtigkeit gelöst und damit der schwache Punkt der bisherigen
Ausführungsform beseitigt, denn das Elastomer kommt nicht mehr in Berührung mit dem
Spalt zwischen Topfwandung und den Bewehrungsplatten bzw. Deckel und läuft nicht Gefahr,
in den Spalt eingeklemmt zu werden. Die Funktionsweise der eingeschlossenen Flüssigkeit
wird von dem Elastomer auch bei dieser Bauart beibehalten, sie wird aber durch die
Bewehrungsplatten erzwungen und ist nicht auf eine komplizierte Dichtung angewiesen.
[0009] Bei Belastung des Lagers wölbt sich die Randfläche des Lagers aus, ohne die Topfwand
und den Spalt zwischen Topfwand und Stahlplatte zu erreichen. Erst bei größerer Belastung
erreicht die Auswölbung den Topfrand, der dann ein weiteres Auswölben vermeidet. Es
entsteht dadurch bei hohen Belastungen eine zusätzliche Einfassung des Elastomers,
ohne daß dabei das Elastomer den Spalt zwischen Topf und Stahlplatte bzw. Deckel erreicht
und eventuell hier eingeklemmt wird.
[0010] In der Zeichnung ist ein elastomeres Topflager der erfindungsgemäßen Art in einer
beispielsweise gewählten Ausführungsform in einem , abgerissenen Querschnitt schematisch
veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 das Topflager in unbelastetem Zustand und
Fig. 2 das Topflager in belastetem Zustand.
[0011] Das hier für ein solches elastomeres Topflager verwendete bewehrte Elastomer-Lager
ist so ausgebildet, daß die frei umlaufenden Stirnflächen 1 der Elastomer-Scheibe
2 konkav ausgebildet sind und deren beidseitigen Stahlplatten 3 über den an sie angrenzenden
Rand 4 der Elastomer-Schicht 2 hinausragen. Dieses so ausgebildete Elastomer-Lager
sitzt zwischen dem Zylindertopf 5 und dem in ihm eingreifenden Deckel 6. Solange dieses
Topflager unbelastet ist (Fig. 1), behält die umlaufende Stirnfläche 1 der Elastomer-Schicht
2 ihre konkave Gestalt. Wird das Lager nun aber belastet (Fig. 2), wird die Stirnfläche
1 der Elastomer-Schicht 2 - beginnend aus ihrer Ausgangslage 1' - allmählich nach
außen gewölbt, bis sie - bei großer Belastung des Lagers - in ihrer Endlage 1" zur
Anlage an die innere Zylinderwandung des Topfes gelangt. Wenn auch bereits in den
meisten Fällen genügt, daß die Stahlplatten, nämlich die untere Stahlplatte 3 über
den an sie angrenzenden Rand 4 der Elastomer-Schicht 2 des bewehrten Elastomer-Lagers
hinausragt, um ein Eindringen von Elastomermaterial in den Spalt 7 zwischen Topf 5
und Deckel 6 zu verhindern, wird dies umso mehr erreicht durch die konkave Ausbildung
der frei umlaufenden Stirnflächen 1 der Elastomer-Schicht 2 des Elastomer-Lagers.
1. Elastomeres Topflager für Bauwerke, insbesondere Brücken, mit einem Topf und einem
in ihn eingreifenden Deckel sowie einer zwischen ihnen eingeschlossenen, den verformbaren
Teil des Lagers bei dessen Beanspruchung bildenden Elastomer-Scheibe, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elastomer-Scheibe (2) beidseitig mit je einer Stahlplatte (3) durch Vulkanisation
verbunden und so als bewehrtes Elastomer-Lager ausgebildet ist, dessen beidseitigen
Stahlplatten (3) über den an sie angrenzenden Rand (4) der Elastomer-Schicht (2) hinausragen.
2. Topflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frei umlaufenden Stirnflächen
(1) der Elastomer-Schicht (2) konkav ausgebildet sind.
3. Topflager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewehrte Elastomer-Lager
mehrschichtig ausgebildet ist.
