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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

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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

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Brückenlager nach europäischer Norm DIN EN 1337

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1. Europäische Regelungen für Brückenlager

1.1 Europäische Lagernorm EN 1337

• Herausgegeben vom Europäischen Komitee für Normung

• Produkte erhalten CE- Zeichen

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Struktur der EN 1337

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Gliederung der EN 1337

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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

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Gliederung der EN 1337 (Fortsetzung)

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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

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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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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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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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Cylindrical bearing as upper part of bearing

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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

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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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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.

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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.

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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:

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8. Kennzeichnung und Überwachung von Brückenlagern

mit Voreinstellung

ohne Voreinstellung

Körnermarkierung => Empfehlung MPA Stuttgart

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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.

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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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