CH630682A5

CH630682A5 - Bearing

Info

Publication number: CH630682A5
Application number: CH667878A
Authority: CH
Inventors: Edward Robert Fyfe; Stewart Charles Watson
Original assignee: Watson Bowman Associates
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1982-06-30
Also published as: JPS5417447A; BR7803576A; ZA782235B; AU3680278A; ES470268A1; NZ187434A; CA1100714A; AU516757B2; PH16573A; DE2825606A1; SE438514B; NO782244L; FR2396919B1; FR2396919A1; SE7805330L; JPS62125115U; GB1604125A

Description

Die Erfindung betrifft ein Auflager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a support according to the preamble of claim 1.

Durch die Erfindung sollen aus den US-Patentschriften 3 806 975 und 3 921 240 bekannte Auflager verbessert werden. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Auflager dienen in erster Linie zur Übertragung einer Last von einer Baukonstruktion, wie z.B. vom Tragwerk einer Brücke, auf die Pfeiler oder Widerlager, wobei Kipp- und/oder Parallelbewegungen zwischen der Baukonstruktion und dem Pfeiler oder dem Widerlager auftreten können. Die Erfindung ist jedoch auch bei Auflagern anwendbar, die der allgemeinen Konstruktion ziemlich ähnlich sind, wobei es nicht erforderlich ist, dass Kipp- oder Parallelbewegungen zwischen der Baukonstruktion und dem Pfeiler oder dem Widerlager auftreten. Die Erfindung lässt sich auch bei Auflagern anwenden, die zum Tragen von anderen Konstruktionen, wie z.B. Gebäuden, bestimmt sind. The invention is intended to improve supports known from US Pat. Nos. 3,806,975 and 3,921,240. The supports described in these patents serve primarily to transfer a load from a building structure, e.g. from the structure of a bridge, to the pillars or abutments, whereby tilting and / or parallel movements between the building structure and the pillar or the abutment can occur. However, the invention is also applicable to supports that are quite similar to the general construction, without the need for tilting or parallel movements between the construction and the pillar or abutment. The invention can also be applied to supports that are used to support other constructions, e.g. Buildings.

Das im wesentlichen angestrebte Ziel der Erfindung ist es, The main aim of the invention is

ein hochbelastbares, elastisches, jedoch stabilisiertes Auflager zu schaffen. to create a heavy-duty, elastic, but stabilized support.

Das angestrebte Ziel wird erfmdungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. The desired aim is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Das zwischen den beiden Platten angeordnete gummielastische Kissen weist üblicherweise eine Dicke zwischen 6 und 127 mm auf. Die obere der beiden Platten ist normalerweise mit der Baukonstruktion verbunden, während die untere Platte beispielsweise mit einem Brückenpfeiler, einem Widerlager oder einem anderen Fundament verbunden ist. Bei der Art von Auflagern, wie sie in den vorstehend genannten Patentschriften beschrieben sind, ist eine dritte Platte vorgesehen, welche eine gleitende Bewegung zwischen einer der beiden erstgenannten Platten und dem entsprechenden Teil des Bauwerkes ermöglicht. Diese Bewegungsmöglichkeit dient zur Erzielung der zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauwerkteile auftretenden Parallelverschiebung, wodurch zwischen den beiden erstgenannten Platten eine Scherbeanspruchung weitgehend verhindert wird. The rubber-elastic cushion arranged between the two plates usually has a thickness between 6 and 127 mm. The top of the two panels is usually connected to the building structure, while the bottom panel is connected to, for example, a bridge pillar, an abutment, or other foundation. In the type of supports, as described in the above-mentioned patents, a third plate is provided, which enables a sliding movement between one of the first two plates and the corresponding part of the structure. This possibility of movement serves to achieve the parallel displacement occurring between the two structural parts to be connected to one another, as a result of which shear stress is largely prevented between the first two plates.

Es hat sich gezeigt, dass die Fähigkeit des gummielastischen Kissens zur Aufnahme der Last Schwankungen unterworfen ist. Dies ergibt sich aus der Aufzeichnung von Last/ Weg-Kurven für die Auflager, wobei der Weg, welcher durch die Deformation des gummielastischen Kissens hervorgerufen wird, unter einer bestimmten Belastung in manchen Fällen grösser und in manchen Fällen kleiner sein kann. Es wurde nun festgestellt, dass diese Schwankungen auf die Haftbindung des gummielastischen Kissens an den beiden angrenzenden Platten zurückzuführen sind. Es ist bei dieser bekannten Anordnung anzunehmen, dass sich das aus zwei gegeneinander gerichteten kegelstumpfförmigen Abschnitten bestehende gummielastische Kissen an seinen Kontakt-flächen mindestens teilweise von den beiden angrenzenden Platten gelöst hat, so dass diese Kontaktflächen zumindest teilweise irreversibel deformiert bleiben. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen wird bei der erfindungsge-mässen Ausführung eine laterale Ausdehnung der beiden Kontaktflächen verhindert, so dass die Belastbarkeit des damit ausgerüsteten Auflagers auf ein Maximum erhöht werden kann, ohne die Stabilität eines solchen Auflagers in Frage zu stellen. It has been shown that the ability of the rubber-elastic cushion to absorb the load is subject to fluctuations. This results from the recording of load / displacement curves for the supports, whereby the displacement, which is caused by the deformation of the rubber-elastic cushion, can in some cases be larger and in some cases smaller under a certain load. It has now been found that these fluctuations are due to the adhesive bond of the rubber-elastic cushion to the two adjacent plates. With this known arrangement it can be assumed that the rubber-elastic cushion consisting of two mutually directed frustoconical sections has at least partially detached from the two adjacent plates at its contact surfaces, so that these contact surfaces remain at least partially irreversibly deformed. In contrast to the known designs, a lateral expansion of the two contact surfaces is prevented in the design according to the invention, so that the load capacity of the support equipped with it can be increased to a maximum without questioning the stability of such a support.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes können Anordnungen aufweisen, um eine Verschiebung zwischen den Kontaktflächen des Kissens und den an das Kissen angrenzenden Platten mit Sicherheit zu verhindern. Preferred embodiments of the subject matter of the invention can have arrangements in order to reliably prevent a displacement between the contact surfaces of the cushion and the plates adjoining the cushion.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sowie die dadurch erzielbaren Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der einige Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen erläutert sind. Further embodiments of the invention and the advantages which can be achieved thereby result from the following description in which some exemplary embodiments are explained with reference to the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Auflagers, 1 is a sectional view through a preferred embodiment of the new support,

Fig. 2 die Ansicht einer im Auflager der Fig. 1 verwendeten Platte, 2 is a view of a plate used in the support of FIG. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kissens des Auflagers der Fig. 1 in teilweise zusammengedrücktem Zustand, 3 is a side view of the cushion of the support of FIG. 1 in a partially compressed state,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Kissens in stärker zusammengedrücktem Zustand, 4 is a side view of the pillow in a more compressed state,

Fig. 5 bis 10 Schnittdarstellungen durch Auflager-Kissen und angrenzender Platten weiterer Ausführungsbeispiele. Fig. 5 to 10 sectional views through support pillows and adjacent plates of other embodiments.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält das Auflager drei Bestandteile aus Stahl, nämlich eine rechtwinklige Oberplatte 1, eine rechtwinklige Mittelplatte 2 und eine Grundplatte 3. Ein kreisrundes gummielastisches Kissen 4 befindet sich zwi- As shown in Fig. 1, the support contains three components made of steel, namely a right-angled top plate 1, a right-angled central plate 2 and a base plate 3. A circular rubber-elastic cushion 4 is located between

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

sehen der Mittelplatte 2 und der Grundplatte 3. Ein Kunststoffblatt 5 niedriger Reibung befindet sich in einer Ausnehmung 6 in der Oberseite der Mittelplatte 2, um die Reibung zwischen der Mittelplatte 2 und der Oberplatte 1 herabzusetzen. Die Oberplatte 1 und die Grundplatte 3 sind mit Betonankern T und 7 versehen, wodurch sie mit einer Brük-kenfahrbahn 9 und einem Brückenpfeiler 8 verbindbar sind. Jedoch versteht es sich, dass die beschriebenen Auflager auch in anderen Arten von Bauwerken Verwendung finden können. Die Oberplatte 1 ist mit nach unten ragenden Seitenplatten 10 und 11 versehen, die sich entlang gegenüberliegenden Seiten der Mittelplatte 2 erstrecken und eine relative Gleitbewegung zwischen der Brückenfahrbahn 9 und dem Pfeiler 8 im wesentlichen auf eine einzige Richtung einschränken. Jedoch versteht es sich, dass auch andere Anordnungen Anwendung finden können, z.B. eine solche, die eine Gleitbewegung in allen Richtungen zulässt, wobei die Platten 10 und 11 wegfallen. Umgekehrt könnte auch eine Gleitbewegung im wesentlichen in allen Richtungen unterbunden werden, was von den Anforderungen des Einzelfalls abhängt. see the middle plate 2 and the base plate 3. A plastic sheet 5 of low friction is located in a recess 6 in the top of the middle plate 2 in order to reduce the friction between the middle plate 2 and the upper plate 1. The top plate 1 and the base plate 3 are provided with concrete anchors T and 7, as a result of which they can be connected to a bridge roadway 9 and a bridge pier 8. However, it is understood that the supports described can also be used in other types of structures. The top plate 1 is provided with downwardly projecting side plates 10 and 11 which extend along opposite sides of the middle plate 2 and substantially restrict a relative sliding movement between the bridge carriageway 9 and the pillar 8 in a single direction. However, it should be understood that other arrangements can also be used, e.g. one that allows sliding in all directions, with the plates 10 and 11 being eliminated. Conversely, a sliding movement could also be prevented essentially in all directions, depending on the requirements of the individual case.

Das Auflager ist mit einem Bolzen 12 ausgestattet, der aus einem Stück mit der Grundplatte 3 besteht und in eine zylindrische Manschette 13, wie in US-PS 3 806 975 und 3 921 240 in Verbindung mit Fig. 3 derselben beschrieben, eingreift. Die grundsätzliche Ausbildung dieser Einzelheit ist aus diesen Schriften bekannt, weshalb sie hier nicht weiter erläutert wird. The support is provided with a bolt 12, which is made in one piece with the base plate 3 and engages in a cylindrical sleeve 13, as described in US Pat. Nos. 3,806,975 and 3,921,240 in connection with Fig. 3 thereof. The basic design of this detail is known from these writings, which is why it is not explained further here.

Das Kissen 4 des Auflagers ist aus einem Polyurethan-Elastomer, vorzugsweise von 85 bis 95 auf der Durometer-Skala, Shore A, in doppeltkegeliger Form hergestellt. Seine Abmessungen hängen von dem voraussichtlich zu tragenden Gewicht ab, bewegen sich jedoch in typischen Fällen für den Aussendurchmesser zwischen 100 und 1520 mm, wobei der Durchmesser an der Einschnürung in der Mitte 3 bis 50 mm geringer als der Durchmesser an der Grund- und Deckfläche ist. The cushion 4 of the support is made of a polyurethane elastomer, preferably from 85 to 95 on the durometer scale, Shore A, in a double-cone shape. Its dimensions depend on the weight that is likely to be carried, but typically range between 100 and 1520 mm for the outside diameter, with the diameter at the constriction in the middle being 3 to 50 mm smaller than the diameter at the base and top surface .

Die Mittelplatte 2, welche gleichzeitig die obere Platte für das Kissen 4 ist, ist mit einem nach unten ragenden, kreisförmigen Ring 15 versehen, der das Kissen 4 umgibt, wobei jedoch der Innendurchmesser des Rings 15 etwas grösser als der Durchmesser des Kissens 4 in seinem Ausgangszustand ist. Vorzugsweise wird ein Spiel von 0,8 bis 9,5 mm vorgesehen. In ähnlicher Weise ist die Grundplatte 3 mit einem sich nach oben erstreckenden Ring 16 gleichen Durchmessers wie der Ring 15 unter Einhaltung des gleichen Spiels versehen. The middle plate 2, which is also the upper plate for the cushion 4, is provided with a downwardly projecting, circular ring 15 which surrounds the cushion 4, but the inner diameter of the ring 15 is somewhat larger than the diameter of the cushion 4 in it Initial state is. A clearance of 0.8 to 9.5 mm is preferably provided. Similarly, the base plate 3 is provided with an upwardly extending ring 16 of the same diameter as the ring 15 while maintaining the same play.

Die Anordnung ist so getroffen, dass im Ausgangszustand nach dem Zusammenbau das Kissen 4 weder den Ring 15 noch den Ring 16 berührt. Wenn jedoch das Auflager unter dem Gewicht der Last zusammengedrückt wird, werden zwei Erscheinungen beobachtet. Erstens werden wie in Fig. 3 dargestellt ist, die kegelförmigen Seiten des Kissens 4 nach aussen und gegeneinander ausgebaucht. Schliesslich bauchen The arrangement is such that in the initial state after assembly, the cushion 4 does not touch either the ring 15 or the ring 16. However, when the support is compressed under the weight of the load, two phenomena are observed. First, as shown in Fig. 3, the tapered sides of the pillow 4 are bulged outwards and against each other. Finally belly

630 682 630 682

sich die kegeligen Seiten des Kissens 4 bei genügender Zusammendrückung des Auflagers soweit aus, dass sie die Ringe 15 und 16 berühren. Jedoch ist die Auslegung solcher Lager so getroffen, dass die eben beschriebene Berührung unter der Nennlast noch nicht eintritt. Auf diese Weise bietet der Ring einen Sicherheitsfaktor der dann zur Wirkung gelangt, wenn das Auflager überlastet wird. In diesem Zustand erhöht sich der Formfaktor des Kissens, so dass eine weitere Zusammendrückung im wesentlichen unterbunden wird. the conical sides of the pillow 4 with sufficient compression of the support to the extent that they touch the rings 15 and 16. However, the design of such bearings is such that the contact just described does not yet occur under the nominal load. In this way, the ring offers a safety factor that takes effect when the support is overloaded. In this state, the shape factor of the pillow increases, so that further compression is essentially prevented.

Die zweite zu beobachtende Erscheinung besteht darin, dass der Durchmesser des Kissens 4 an seiner Grund- und Deckfläche etwas zunehmen kann, wie es oben beschrieben wurde. Jedoch ist die seitliche Ausdehnung der Grund- und Deckfläche durch die Ringe 15 und 16 begrenzt. The second phenomenon to be observed is that the diameter of the cushion 4 on its base and top surface can increase somewhat, as described above. However, the lateral extent of the base and top surface is limited by the rings 15 and 16.

Eine dritte Erscheinung kann bei der Kippbewegung des Auflagers beobachtet werden. In diesem Fall wird das Kissen 4 an einer Seite mehr als an der anderen Seite zusammengedrückt. Wenn dieser Fall eintritt, können die nach aussen sich ausbauchenden kegeligen Seiten im Bereich der grössten Zusammendrückung die Ringe 15 und 16 berühren. A third phenomenon can be observed when the support tilts. In this case, the cushion 4 is compressed more on one side than on the other side. If this happens, the conical sides that bulge outwards can touch the rings 15 and 16 in the area of greatest compression.

Geschieht dies, so wird eine weitere Zusammendrückung in diesem Bereich durch Änderung der Form des Kissens wesentlich eingeschränkt. If this happens, further compression in this area is significantly restricted by changing the shape of the pillow.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der nachfolgend erwähnten Anordnung. Da bei einer Kippbewegung eine über das vorgesehene Mass hinausgehende Zusammendrük-kung verhindert wird, lassen sich im Verhältnis weichere Elastomere einsetzen, als dies sonst möglich wäre. Während der Kippbewegungen können sich, falls erforderlich, weiche Elastomere in dem dem zusammengedrückten Bereich gegenüberliegenden Bereich ein wenig dehnen und deshalb die Loslösung von den Platten 2 und 3 verhindern, die sonst stattfinden könnte. Als Ergebnis hiervon kann den Auflagern eine grössere Kippbewegung als sonst zulässig zugemutet werden. Another advantage results from the arrangement mentioned below. Since a compression exceeding the intended dimension is prevented during a tilting movement, softer elastomers can be used in proportion than would otherwise be possible. During the tilting movements, if necessary, soft elastomers can stretch a little in the area opposite the compressed area and therefore prevent the detachment from the plates 2 and 3, which could otherwise take place. As a result, the supports can be expected to tilt more than is otherwise permitted.

Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung die Wirkung, dass die Nennlasten der Lager höher ansetzbar sind. Z.B. lassen sich nach den gegenwärtigen Erkenntnissen Auflager-Kissen, die bisher für 17,5 N/mm2 Nennlast bestimmt waren, nun für 26,6 N/mm2 verwenden. Overall, the effect of the invention is that the nominal loads of the bearings can be set higher. E.g. According to current knowledge, support cushions, which were previously intended for a nominal load of 17.5 N / mm2, can now be used for 26.6 N / mm2.

Weitere Verbesserungen der Auflager können durch andere Mittel erreicht werden, die die seitliche Ausdehnung der oberen und der unteren Oberfläche des Kissens 4 verringern. Dies ist durch verschiedenerlei mechanische, zur gegenseitigen Sperrung ineinandergreifende Anordnungen erreichbar, bei denen eine nach innen weisende Vertikaloder Schrägfläche der Mittelplatte 2 und/oder Grundplatte 3 vorhanden ist, die stossend an einer nach aussen weisenden Vertikal- oder Schrägfläche des Kissens 4 innerhalb von dessen Umfang anliegt. Verschiedene Formen von Verbindungen des Kissens mit den Platten sind in den Fig. 5 bis 10 dargestellt. Further improvements of the supports can be achieved by other means that reduce the lateral expansion of the upper and lower surfaces of the cushion 4. This can be achieved by means of various mechanical interlocking arrangements, in which there is an inwardly pointing vertical or inclined surface of the middle plate 2 and / or base plate 3, which abuts an outwardly pointing vertical or inclined surface of the cushion 4 within its circumference is present. Various forms of connection of the cushion to the plates are shown in FIGS. 5 to 10.

3 3rd

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

630682

PATENT CLAIMS

1. Support with a rubber-elastic cushion (4) arranged between an upper plate (2) and a lower plate (3) and designed to hold a load, which has a constriction on its circumference, and with a further bearing element (1.5 ), which is designed and arranged in such a way as to largely prevent shear stress between the two plates (2, 3), but to enable the same to tilt relative to one another, characterized in that limiting means (15, 16) are provided to at least to limit a lateral expansion of the cushion (4) in the area of its base and its top surface under load without preventing the cushion (4) from bulging on the circumference.

2. Support according to claim 1, characterized in that the limiting means have a projection which extends from one of the plates (2, 3) into a groove which is arranged in the base or the top surface of the cushion (4) ( Fig. 8,9,10).

3. Support according to claim 1, characterized in that the limiting means have a projection which extends from the base or the top surface of the cushion (4) into a groove which is arranged in one of the plates (2, 3) ( Fig.7.8).

4. Support according to claim 1, characterized in that the limiting means have projections (15, 16) which extend away from the plates (2, 3) and enclose the circumference of the cushion (4).

5. Support according to claim 4, characterized in that in the unloaded state of the support, a lateral space between the base and the top surface of the cushion (4) and the projections (15, 16) is provided in order to limit the lateral expansion of the cushion ( 4) to make possible before this abuts on the projections (15, 16).

6. Support according to claim 5, characterized in that the lateral space is 0.8 to 9.5 mm.

7. Support according to claim 5, characterized in that the cushion (4) and the projections (15, 16) are circular.

8. Support according to claim 5, characterized in that the cushion (4) consists of two frusto-conical sections.

9. Support according to claim 1, characterized in that the constriction extends from the base to the top surface of the cushion (4).