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Brückenlager nach europäischer Norm EN 1337 Anforderungen – Neuerungen – Einfluss der Eurocodes
Vortrag am 27. Febr. 2014 in Linstow –
VSVI Mecklenburg-Vorpommern
Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
Brückenlager nach europäischer Norm DIN EN 1337
2 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
1. Europäische Regelungen für Brückenlager
1.1 Europäische Lagernorm EN 1337
• Herausgegeben vom Europäischen Komitee für Normung
• Produkte erhalten CE- Zeichen
3 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
4 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
5 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
Struktur der EN 1337
6 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
Gliederung der EN 1337
7 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar
Norm Bezeichnung Status, Anmerkungen
DIN EN 1337-1: 2001-02 Allgemeine Regelungen Gültige Norm Revision liegt vor als EN 1337·1: 2011 von CEN/TC 167
DIN EN 1337-2:2004-07 Gleitteile Gültige Norm Keine Produktnorm
DIN EN 1337-3:2005-07 Elastomerlager Gültige Norm Produktnorm
Revision liegt vor als EN 1337-3: 2011-05 von CEN/TC 167
DIN EN 1337-4:2004-04 Rollenlager Gültige Norm Produktnorm
DIN EN 1337-5:2005-07 Topflager Gültige Norm Produktnorm
27. Febr. 2014
Gliederung der EN 1337 (Fortsetzung)
8 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar
DIN EN 1337-6: 2001-02 Kipplager Gültige Norm Produktnorm
DIN EN 1337-7:2004-07 Kalottenlager Zylinderlager mit PTFE
Gültige Norm Produktnorm
DIN EN 1337-8:2005-07 Führungslager und Festpunktlager
Gültige Norm Produktnorm
DIN EN 1337-9:2004-04 Schutz Gültige Norm Keine Produktnorm
DIN EN 1337-10:2005-07 Inspektion und Instandsetzung
Gültige Norm Keine Produktnorm
DIN EN 1337-11:1998-01 Transport Zwischenlagerung und Einbau
Gültige Norm Keine Produktnorm
27. Febr. 2014
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1.2 Europäische Technische Zulassung ETA
• Herausgegeben von der Europäischen Organisation für Technische Zulassungen • Produkte erhalten CE- Zeichen
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1.2 Europäische Technische Zulassung ETA
European Technical Approval (ETA)
• Zulassung für Bauprodukte
• Erlaubt die Verwendung des CE- Zeichens
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2. Funktionsprinzipien der Lager
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Hütte Uslar 27. Febr. 2014
3. Lagerbauarten nach EN 1337-1:2011
(überarbeitete Version)
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3.1 Elastomeric bearings Type E.0 - Fixed, restrained in any horizontal direction
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Type E.1 - Guided in one horizontal direction -Deformable and/or sliding
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Type E.2 - Deformable in any horizontal direction- deformable and/or sliding
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Type P.0 - Fixed, restrained in any horizontal direction
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3.2 Pot bearings
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Internal guides External guides
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Type P.1 - Guided, sliding in one horizontal direction
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Type P.2 - Free, sliding in any horizontal direction
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Assembly of the sliding and tilting part of a pot bearing
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Type S.0 Type S.0s
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3.3 Spherical bearings Type S.0 - Fixed spherical bearing restrained in any horizontal direction Type S.0s - Fixed spherical bearing restrained in any horizontal direction
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External guides Internal guides
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Type S.1s - Guided, sliding in one horizontal direction with external guides Type S.1s - Guided, sliding in one horizontal direction with internal guide
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Type S.2s - Free, sliding in any horizontal direction
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3.4 Point rocker bearings
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Pointrocker bearing as restraint bearing
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Punktkipplager als Festlager (Beispiel)
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Punktkipplager als Festlager (Berispiel von Folie 19)
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3.5 Line rocker bearings
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38
3.6 Roller bearings Guides for roller bearings act as a key and do not need to comply with part 2 and 8.
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3.7 Cylindrical bearings
Type C.0 - Fixed, restrained in any horizontal direction
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41
Cylindrical bearing as upper part of bearing
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42
Rollenlager als Führungslager mit Kippteil als Zylinderlager
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guided by cylinder
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Types C.1s - Sliding in one horizontal direction
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Type C.2s - Sliding in any horizontal direction
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3.8 Restraint bearings
Type F.0 - Fixed, restrained in any horizontal direction
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3.9 Guide bearings
Type G.1s - Guided, sliding in one horizontal direction
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4. Neue Bemessung der Elastomerlager
27. Febr. 2014
Mit Einführung der europäischen Norm
DIN EN 1337-3:2005-7 „Lager im Bauwesen Teil 3:
Elastomerlager“
wurde die bis dahin über 25 Jahre gültige nationale Norm DIN 4141-
14:1985-9 „Lager im Bauwesen / Bewehrte Elastomerlager / Bauliche
Durchbildung und Bemessung“ abgelöst.
Durch die europäische Lagernorm haben sich gegenüber DIN 4141-14
die Regeln für die Bemessung und Nachweise von Elastomerlagern stark
verändert.
Die Tabelle zeigt zur Einführung eine Gegenüberstellung wesentlicher
Nachweisformeln in den einzelnen Normen seit 1985.
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Hütte Uslar 27. Febr. 2014
Mit Einführung der europäischen Norm
DIN EN 1337-3:2005-7 „Lager im Bauwesen Teil 3:
Elastomerlager“
wurde die bis dahin über 25 Jahre gültige nationale Norm DIN 4141-
14:1985-9 „Lager im Bauwesen / Bewehrte Elastomerlager / Bauliche
Durchbildung und Bemessung“ abgelöst.
Durch die europäische Lagernorm haben sich gegenüber DIN 4141-14
die Regeln für die Bemessung und Nachweise von Elastomerlagern stark
verändert.
Die Tabelle zeigt zur Einführung eine Gegenüberstellung wesentlicher
Nachweisformeln in den einzelnen Normen seit 1985.
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Hütte Uslar 27. Febr. 2014
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Neben dem deutlich größeren Umfang der DIN EN 1337-3 gegenüber dem
Umfang von DIN 4141-14 und DIN 4141-140 zusammen (92 zu 20 Seiten) ist
als Ergebnis der neuen Nachweise vor allem hervorzuheben, dass die Tabellen
1 bis 4 der DIN 4141-14 für Regellager mit Angaben zur baulichen Durch-
bildung in Abhängigkeit von einer mittleren Lagerpressung ϭm und die Tabelle 5
für zulässige Lagerpressungen und Drehwinkel – die sich für die Vorbemessung
von Elastomerlagern gut bewährt hatten – in dieser Form in DIN EN 1337-3
nicht mehr enthalten sind. Es fehlt u. a. die Zuordnung der Regellagergrößen
nach Tabelle 3 der Norm zu einer Lagerpressung bzw. Druckspannung ϭm
Wesentliche Ursache dafür ist der neu einführte sogenannte summarische
Nachweis für Elastomerlager, wie er in Zeile 1 der Tabelle 1 dargestellt ist und
in ähnlicher Form bereits in DIN 4141-14/A1 vom Mai 2003 verwendet wurde.
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Der Vorteil bei der Nutzung der Tabellen 1 bis 5 in DIN 4141-14 bestand
darin, dass sich für diese Lager der statische Nachweis auf die Pressung,
Schubverformung und Verdrehung als Einzelnachweise erstreckt hat.
(siehe Tabelle 1).
Wir bereiten eine Informationsschrift vor mit dem Ziel, mit der Handhabung
der neuen Nachweise in DIN EN 1337-3 und deren Weiterentwicklung in der
überarbeiteten Entwurfsfassung vertraut zu machen und um eine ähnlich
einfache Möglichkeit für die Vorbemessung der Elastomerlager aufzuzeigen
wie in der DIN 4141-14.
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In der Brückenlagerentwicklung bewährt sich eine PE- Modifikation unter der Bezeichnung Teflon oder PTFE
(PolyTetraFluorEthylene) als Gleitwerkstoff in Kombination mit austenitischem Edelstahlblech oder Hartchrom seit mehr als 30 Jahren. Dieser Gleitwerkstoff ist in DIN EN 1337 genormt. Für die Anwendung in den Hauptgleitflächen erhält das PTFE Schmier-taschen, die bei Zusammenbau der Gleitteile mit einem speziellen Silkonfett als Schmierstoff gefüllt werden.
Als Gleitpartner ist kaltgewalztes Stahlblech mit der Werkstoff- Nr. 1.4401 + 2B oder 1.4404 + 2B nach EN 10088-2 vorgeschrieben. Außerdem ist Hartchrom für gekrümmte Gleitflächen als Gleitpartner zulässig. Das Verchromungsverfahren muss die Anforderungen nach ISO 6158 er- füllen.
Das PTFE ist eine Schwachstelle in der Gleitkombination. Deshalb wurde nach verbesserten Materialien gesucht => MPE
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5. Neuer Gleitwerkstoff MPE
Der thermoplastische Kunststoff Polyethylen (PE) hat ein breites Anwendungsspektrum und ist vielfach modifiziert worden.
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Kalottenlager mit MPE
RW® - Kalottenlager MPE Verschleißfreie, hochbelastbare Kalottenlager mit europäischer technischer Zulassung! Charakteristische Pressung bis 180 N/mm²; Reibbeiwert 0,02; Temperaturuntergrenze -50°C Verschleißfeste Brückenlager mit einer Lebensdauer wie das Bau-werk! In langjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit haben wir ein Kalotten- lager mit einem Gleitwerkstoff aus Modifiziertem PolyEthylen (MPE) entwickelt und nach umfangreichen Tests die
Europäische Technische Zulassung ETA-08/0106 dafür bekommen.
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6. Neue Zulassungen und Bauarten
Spielarmes Lager
Führungslager haben nach DIN EN 1337-2 ein zulässiges seitliches Führung-
spiel von 2 mm:
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Dieses Spiel ist für einige Anwendungsfälle zu groß, z. B. für die feste Fahrbahn im Oberbau der DB.
Durch unser spielarmes Lager soll das seitliche Führungsspiel ein- und nachstellbar sein.
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Verformungsgleitlager mit aufvulkanisierten MPE
In DIN EN 1337-3 ist in Tabelle 2 der Lagertyp e aufgeführt:
Dabei handelt es sich um ein Verformungsgleitlager, bei dem eine Stahlplatte
für die Aufnahme des PTFE aufvulkanisiert wird.
Wir haben diese Lagerbauart weiterentwickelt, indem auf die Stahlplatte
verzichtet und das MPE direkt auf das Elastomer vulkanisiert wird.
Dafür haben wir eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des DIBt
Z-16.21-464. Eine ETA ist beantragt und wird noch im Herbst 2013 durch das
DIBt erteilt.
Dazu waren umfangreiche Versuche an der MPA Karlsruhe notwendig.
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Versuch Prüfkörper (PK) Abmessungen [mm]
Härte
Versuche nach DIN EN 1337-3
Bemerkungen
3. Versuche mit NR-Lager Typ D Haftverbundprüfung MPE/NR in Anlehnung an Anhang M
Die Prüfung besteht aus der Kontrolle der korrekten Verbindung der MPE-Platte mit der Elastomerschicht, die einer bis auf maximal 0,95 MPa anwachsenden Schubbeanspruchung ausgesetzt wird.
Raum-temperatur (RT)
3.1 PK 1 200 x 300, 51 hoch 2 Elastomerschichten je 8 mm 4 Bewehrungsbleche je 3 mm 2 MPE-Platten á 5 mm
Die Abmessungen des Prüfkörpers werden wie
im Anhang M hergestellt mit einer Dicke der MPE- Platten von 5 mm bzw. 8 mm. Messung der Schubverformung (Horizontalver-
schiebung) eines identischen Lagerpaares unter einer wachsenden Schubkraft, Schubrichtung geht über die breite Lagerseite Es wird eine mittlere Druckbeanspruchung von 6 MPa aufgebracht
In der höchsten Laststufe (0,95 MPa) wird das Lager visuell auf Haftungsfehler untersucht
3.2 PK 2 200 x 300, 57 hoch 2 Elastomerschichten je 8 mm 4 Bewehrungsbleche je 3 mm 2 MPE-Platten á 8 mm
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Weitere nationale Zulassungen mit dem neuen Gleitwerkstoff sind:
Dafür laufen ebenfalls die Anträge auch europäische Zulassungen. Für Kalottenlager mit MPE liegt die ETA bereits vor.
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7. Anhang E von DIN EN 1990 / DIN EN 1090 7.1 Anhang E
Der Anhang regelt ergänzend zu den Eurocodes spezielle Anforderungen an
Bauwerkslager und zukünftig auch an Fahrbahnübergänge.
Teilweise ist das ein Ersatz für den Anhang O des DIN-Fachberichte 103. Es
besteht noch erheblicher Diskussionsbedarf, z. B. für die Zahlenwerte der
anzunehmenden Temperaturdifferenzen.
Aktuell ist die Fassung von November 2005.
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7.2 DIN EN 1090
Veröffentlichung der EN 1090-1 im Amtsblatt der EU am 17.12.2010
Veröffentlichung der DIN EN 1090-1 im Bundesanzeiger am
16.02.2011
Damit ist die Grundlage geschaffen
•für die notifizierten Stellen, die WPK zu zertifizieren.
•für die Metallbauer, die CE-Kennzeichnung aufzubringen.
Ende der Koexistenzperiode: 01. 07. 2014
Bis zu diesem Stichtag sollen alle Unternehmen, die Bauprodukte aus Stahl
oder Aluminium herstellen, die werkseigene Produktionskontrolle
durch eine notifizierte Stelle zertifizieren lassen.
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Bemessungsnormen / DIBt-Mitteilungen 6/2010
•Die Fachkommission Bautechnik der Bauministerkonferenz hat in den
DIBt-Mitteilungen 6/2010, S. 252-257, Erläuterungen zur Anwendung
der Eurocodes (DIN EN 1990 bis 1999) vor ihrer Bekanntmachung als
Technische Baubestimmungen veröffentlicht.
• Einführung der Eurocodes zum Stichtag 01.07.2012 und gleichzeitig die
Streichung der nationalen Planungs- und Bemessungsnormen aus der
Liste der technischen Baubestimmungen.
• Die nationalen Normen DIN 18800 (für Stahl) können also bis zum
Stichtag angewendet werden.
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Ausführungsklassen nach DIBt-Mitteilungen 6/2010, S. 252-257
• In Abschnitt 5: Erläuterungen zum Eurocode 3 (EN 1993), also für die
Stahltragwerke.
• Dort findet sich erstmals in einer offiziellen Veröffentlichung auch
die Zuordnung von Bauwerken, Tragwerken bzw. Bauteilen zu den
Ausführungsklassen EXC 1- 4 nach EN 1090-2.
DIN EN 1090-2 B.3 Anmerkung:
Die Bestimmung der Ausführungsklasse sollte unter
Berücksichtigung nationaler Vorschriften gemeinsam durch den
Tragwerksplaner und den Bauherrn erfolgen. In diesem
Entscheidungsprozess sollten gegebenenfalls der Projektmanager
und der Hersteller konsultiert werden.
(4.1.2) Ausführungsklassen
...
Wird keine Ausführungsklasse festgelegt, gilt EXC2.
79 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte
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Ausführungsklasse EXC 3
In diese Ausführungsklasse fallen vorwiegend ruhend und nicht
vorwiegend ruhend beanspruchte Bauteile oder Tragwerke aus
Stahl bis zur Festigkeitsklasse S700, für die mindestens einer der
folgenden Punkte zutrifft:
1. … 2. … 3. …
4. Nicht vorwiegend ruhend beanspruchte Tragwerke oder deren
Bauteile:
- Geh- und Radwegbrücken
- Straßenbrücken
- Eisenbahnbrücken
Auch Brückenlager werden in die EXC 3 eingeordnet.
80 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte
Uslar 27. Febr. 2014
Nach DIBt Mitteilungen 2/2011:
Die Ausführung von geschweißten Bauteilen, Tragwerken und Bauwerken
aus Stahl in den genannten Ausführungsklassen dürfen nur durch solche
Firmen auf der Baustelle erfolgen, die über einen Eignungsnachweis für die
Ausführung von Schweißarbeiten in den entsprechenden Ausführungsklasse
verfügen.
Bis auf Weiteres werden die deshalb die folgenden Herstellerqualifikationen
akzeptiert:
81 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte
Uslar 27. Febr. 2014
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8. Kennzeichnung und Überwachung von Brückenlagern
mit Voreinstellung
ohne Voreinstellung
Körnermarkierung => Empfehlung MPA Stuttgart
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Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar
27. Febr. 2014
84
In Deutschland wird für den Einbau der Brückenlager noch eine nationale
Zulassung gebraucht:
Das Ergebnis dieser Aktivitäten ist die Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (AbZ) des DIBt Nr. Z-16.7-444 “Ausstattung von RWSH- Brückenlagern mit CE- Kennzeichnung“.
TYP 3.3 (KGe) 3000 kN EN 1337-7
A-NR 2565 KeA1 Pkt. L2
K-NR 15607 / 2007 1689-BPR-2006-105
vX ±100 eVX 0 vY - - eVYX - - RWSH
Z-16.7-444.
Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar
27. Febr. 2014
85
A-NR.:
ZE-NR.:
K-NR.:
LOGO
Firma
Kontrollkarte für die Eigenüberwachung von Firma-Kalottenlagern, P1
gemäß EN 1337-7
Besteller:
Bauwerk ::
Auflast: kN Einbauort: vx /vy = ± mm
evx /evy = ± mm
Sehnenlänge (OT/UT)
s = mm
Stichmaße x1, x2 mit größtmöglicher Sehnenlänge Kugelradius-Prüfgerät gemessen
Ebenheit der Gleitfläche
f 0,0003 x DLP 0,2 mm
mm
f 0,0003 x L 0,2 mm
mm
g2
g1
l x b
D / LE E
hS
H
t E
hK
t Et K
R1
R2
a
c x c1 2
hE
t E1
m
Verbindung Kopfbolzen DIN EN ISO 14555
Maße in mm (ohne Toleranzangabe Genauigkeitsgrad grob, DIN ISO 2768 Teil 1) 1)
siehe Rückseite
Schweißnähte DIN EN ISO 5817
Bewertungs-gruppe
B
C a
±h
z1
z 2
Maß LE DE DE -LE tE tE1 LK DK Dk -LK tK tK1
Soll
Ist
Maß hE
1) hK g1 g2 g1 -g2 x1 x2 Δx R1 R2
Soll
Ist
Maß a b l m c1 c2 H hS min.
1)
Soll
Ist
Maß a +h -h z1-z2 Ebenheit Kontaktfl.
Platte links rechts links rechts links links links rechts oben unten
Soll
erfüllt
PTFE-Aufn. scharfkantig Faltenbalg Dicke Gleitblech mm
Sauberkeit / Schmierung Ankerplatte oben/unten / Korrosionsschutz lt. Zeichnung µm
Ballige Kippleiste Kopfbolzen oben/unten / Anzugsmoment lt. Zeichnung Nm
Messebene / Messstellen Futterplatten Kopfbolzenverbindung gem. DIN Anzeigevorrichtung Funktionsprüfung Dicke Hartchrom 100 µm
Typenschild Übrige Maße lt. Zeichnung Rauhtiefe Hartchrom 3 µm
Vorbereitung und Prüfung der KK
Datum/Visum:
Prüfer Datum/Visum:
Freigabe Datum/Visum:
Bescheinigungen für die Lagerkomponenten
Komponente Werkstoff Schmelze/Charge/Kennzahl/Lfd. Nr. Bescheinigung
Gleitplatte
Kalotte
Lagerunterteil
Führungsleiste
Ankerplatte
Kopfbolzendübel
Gleitblech
Gleitscheiben
Gleitstreifen
Schmierstoff
Aufkleber PTFE (Ebene)
Aufkleber PTFE (Kalotte)
Typenschild Nachbarlager*
Lagertyp: .............
Auflast: ............. kN
Einbauort: .............
Gewicht: ........... kg
A-Nr.: ...........
e ............. mmvx
Lagertyp: .............
Auflast: ............. kN
Einbauort: .............
Gewicht: ........... kg
A-Nr.: ...........
e ............. mmvx
HartchromschichtKalotte
Sichtprüfung Ferroxyl-Test
Topf
Kennzeichnung
Schichtdicke Maße in mµ
Rauhtiefe R rd. ........zDIN
Achse Maßein mm
Lagerunterteilmit
Kalotte
Kippspalt hS
Gleitspalt h
Spiel
Gleitspalt
Spiel
Gleitspalt
Führung
Spiel
Gleitspalt
Spiel
Gleitspalt
Achse
10
10
TYP
A-NR
v ±x
kN
K-NR
v ±y
ORT
evx evy
Firma
mm Werk
0672-BPR-001
EN 1337-7:2004
Bemerkungen:
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Gleitspalt h
Kippspalt KS
Gleitspalt
hFührung
F
SpielFührung
sF
Messungen am Beispiel Topflager
einachsig beweglich (P1, 2.2)
• Kippspalt
• Gleitspalt
• Führungsspalt
• Führungsspiel
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60°
MessstellenGleitspalt und Kippspalt
Deckel
Messstellen am Beispiel Topflager
einachsig beweglich (P1, 2.2) Außen- / Innenführung
• Kippspalt
• Gleitspalt
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Messvorrichtungen für Lager
2-Achsen-Wasserwaage und im Lager zu
integrierende Konsole, die im vorliegenden
Fall gleichzeitig zur Befestigung des Zeigers
der Anzeigevorrichtung vorgesehen ist
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Rechtwinkligkeit und Dicke der Schweißnaht
Ebenheit
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9. Ergänzungen
9.1 Lagerung von Brücken
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9.2 Transport und Einbau von Lagern in Brücken
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9.3 Beispiele
9.3.1 Lager mit abhebenden Kräften
Sava- Brücke Belgrad
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Bearing 8a Bearing 8b
max Pz min Pz max Pz min Pz
SLS [kN] 4.000 -100 3.000 -1.700
ULS [kN] 6.000 -500 5.000 -2.300
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b) Reparatur eines Lagers – Eisenbahnbrücke Berlin
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9.3.2 Kipp-, Führungs- und Elastomerlager Eisenbahnbrücke Hannover
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Auszug aus der Auftragsbestätigung
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129 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte Uslar 27. Febr. 2014
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132 Dr.-Ing. Joachim Braun Beratender Ingenieur / RW Sollinger Hütte
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Brückenlager nach europäischer Norm EN 1337
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Brückenlager nach europäischer Norm EN 1337
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Brückenlager nach europäischer Norm EN 1337
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