DE1271350B

DE1271350B - Traeger aus Stahl verschiedener Festigkeit

Info

Publication number: DE1271350B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Eidamshaus
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1968-06-27

Description

Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit Die Erfindung betrifft Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit.
Kastenträger werden gewöhnlich aus Stahlblechen durch Schweißen oder unter Zuhilfenahme von Winkeln durch Nieten gebildet. Diese Kastenträger werden vielfach als Hauptträger von Balkenbrücken benutzt, sie finden aber auch als Langträger im Waggonbau und bei anderen Konstruktionen der verschiedensten Art Verwendung. In allen Fällen macht man von der Tatsache Gebrauch, daß ein Stab mit Hohlquerschnitt eine außerordentlich hohe Knicksicherheit und eine außergewöhnliche Torsionssteifigkeit aufweist, die ein Höchstmaß der Materialausnutzung ermöglicht.
Die Anwendung dieses Konstruktionsprinzips verbietet sich oft, wenn Spannweiten und äußere Belastungen dem absoluten Wert nach nicht groß genug sind, als daß sie aus Blechen zusammengesetzte Querschnitte wirtschaftlich rechtfertigen könnten. Beispielsweise seien hierfür Dachpfetten genannt.
Auch die Verwendung von Rechteckrohren führt in solchen Fällen nicht zum angestrebten Erfolg, da die Rohre mit ihren ringsum gleichen Wanddicken in den Zonen größter Biege-Normalspannungen zu wenig Querschnittsmaterial relativ zu den Stegen aufweisen. Für Pfetten werden daher allgemein Walzträger (Normalprofile mit Doppel-T-Querschnitt) oder einwandige, leichte Fachwerkträger (Gitterpfetten) benutzt. Beide Ausführungen haben den Nachteil, daß sie wenig torsionssteif sind; sie müssen meistens auf ausreichende Kippsicherheit hin bemessen werden. Damit ist die Ausnutzung ihrer Biegesteifigkeit verhindert und eine volle Materialausnutzung ausgeschlossen.
Des weiteren ist aber auch vorgeschlagen worden, zusammengesetzte Stahlleichtbauträger zu verwenden, bei denen für Einzelteile eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften durch Walzen, Ziehen oder Pressen erreicht ist.
Eine weitere Möglichkeit für die Herstellung von Trägern unterschiedlicher Festigkeit im Steg und in den Gurten besteht darin, daß für den Steg und die Gurte unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, d. h., die höhere Festigkeit der Gurte wird durch die chemischen Zusammensetzungen bzw. durch Legierungsbestandteile erreicht, die von denen des Stegwerkstoffes abweicht. Dieser Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe für Steg und Gurte ist dann begrenzt, wenn die Einzelteile durch Schweißen miteinander verbunden werden. Man hat sich in diesen Fällen dann so geholfen, daß man Stähle vorsieht, die in ihrer chemischen Zusammensetzung, aber auch in ihrer Festigkeit, besonders in ihren Streckgrenzenwerten, nicht weit auseinander liegen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die den bekannten Ausführungen anhaftenden Mängel zu vermeiden und einen Träger zu schaffen, dessen Querschnitt entsprechend der Spannungsverteilung gestaltet ist.
Nach der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, daß zwei etwa U-förmige kaltgewalzte Bandstahlprofile zu einem Kastenträger zusammengesetzt sind, der zusätzlich als Ober- und Untergurt U-förmige Kaltprofile mit gegenüber den anderen Trägerteilen erhöhter Streckgrenze aufweist und daß die Schenkel und der Steg der Kaltprofile an den Wandungen des Kastenträgers anliegen.
Von dem gleichen Erfindungsgedanken wird bei einem anderen Träger Gebrauch gemacht und als Lösung vorgesehen, daß ein hutförmiges kaltgewalztes Bandstahlprofil einen flachen Obergurt, der die freien Ränder des Hutprofils umgreift und als Untergurt ein U-förmiges Kaltprofil aufweist, das mit seinen Schenkeln und seinem Steg an den Wandungen des Hutprofils anliegt, wobei der flache Obergurt und der U-förmige Untergurt eine gegenüber dem Hutprofil erhöhte Streckgrenze besitzen.
Der Erfindungsgedanke beruht auf der Erkenntnis, daß insbesondere die höhere Maßgenauigkeit der zwischen Profilrollen hergestellten Kaltprofile aus Blech oder Bandstahl gegenüber Profilen aus flachgewalztem Stahl, die man anschließend kaltgebogen und abgekantet hat, für die Verbindung von Trägerteilen mittels Haftreibung einen überraschenden Erfolg bezüglich der Übertragung der Schubspannung zwischen Steg und Gurt ergibt. Infolge der sich zwischen Steg und Gurt ergebenden Haftreibung auf Grund der hohen Maßhaltigkeit entfallen bei der Fertigung von Kastenträgern die bisher üblichen Verbindungsarten durch Schrauben, Nieten oder durch das Legen von ununterbrochen geschweißten Längsnähten. Die Haftreibung übernimmt einen großen Teil der auftretenden Schubspannungen, so daß nur noch leichtere Verbindungen notwendig sind. Als solche leichten Verbindungen kommen in Betracht beispielsweise Punktschweißen, Heftschweißen, Kleben und in gewissem Rahmen auch das Umbördeln und Falzen.
Die besonders dünnwandigen Kaltprofile für die Stege können zur Beulaussteifung gleichzeitig mit der Profilierung an sich bekannte Sicken erhalten, die sowohl parallel als auch quer und geneigt zur Trägerlängsachse verlaufen und auch zickzackförmig wie die steigenden und fallenden Diagonalen eines parallelgurtigen Fachwerkträgers angeordnet sein können. Die Zusammensetzung der Träger aus Einzelprofilen erlaubt ferner die Anordnung von Schotten im Innern des Hohlkastens an allen jenen Stellen, an denen größere Querkräfte (z. B. am Auflager) eingeleitet werden, wie das bei den bisher bekannten Hohlkastenträgern auch geschieht.
Eine weitere Möglichkeit der Aussteifung gegen ein Zusammendrücken des Hohlquerschnittes an den Stellen größerer Einzellasten (Querkräfte) besteht darin, daß der untere Rand des Obergurtes und der obere Rand des Untergurtprofils durch Flachstahlbleche miteinander verbunden werden, die zwischen Obergurt und Untergurt außen am Hohlquerschnitt anliegen. Diese Flachstahlbleche, die sowohl mit dem Obergurtprofil als auch mit dem Untergurtprofil verschweißt werden, dienen zugleich zur Aufnahme der Schubspannungen. Sie können zur Erhöhung ihrer eigenen Steifigkeit ebenfalls mit Sicken versehen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den einzelnen Abbildungen dargestellt, und zwar zeigen A b b. 1 bis 5 mögliche Querschnittsformen für einen Kastenträger, A b b. 6 und 7 Ausführungsformen der mit Sicken versehenen Stege in der Ansicht, A b b. 8 die Ansicht eines Kastenträgers nahe dem Auflager A mit einem aussteifenden Flachstahlblech und A b b. 9 die Ausführungsform gemäß A b b. 8 im Schnitt durch das Auflager A.
In den A b b. 1 bis 3 bilden jeweils zwei dünnwandige etwa U-förmige kaltgewalzte Bandstahlprofile 1 die Stege für einen Kastenträger. Sie sind entweder durch Sicken 2 oder durch ihre eigenen freien Querschnittsränder 3 ausgesteift. Zusätzlich weist der Kastenträger als Ober-.und Untergurt U-förmige Kaltprofile 4 auf, die gegenüber den anderen Trägerteilen eine erhöhte Streckgrenze besitzen, die durch die Kaltprofilierung erzielt ist.
Die Kastenträger nach A b b. 4 und 5 zeigen ein hutförmiges kaltgewalztes Bandstahlprofil5, das einen flachen Obergurt 4', der die freien Ränder des Hutprofils umgreift, und als Untergurt ein U-förmiges Kaltprofil 4 aufweist, das mit seinen Schenkeln und seinem Steg an den Wandungen des Hutprofils anliegt.
In der A b b. 2 ist die Möglichkeit der Anordnung von Schotten 6 angedeutet. Die Ecken 7 der rechteckig gehaltenen Schottbleche 6 sind abgetrennt mit Rücksicht auf die Ausrundung der Stege und Gurtprofile.
In den Ab b. 6 und 7 liegen jeweils in den Zonen größter Normalspannungen die Gurtprofile 4. Die Stege 1 sind durch Sicken 2 ausgesteift.
Die A b b. 8 und 9 zeigen die Ansicht bzw. den Querschnitt eines Kastenträgers nahe dem AuflagerA. Zwischen den Gurtprofilen 4 und mit diesen durch Schweißnähte 9 verbunden sind aussteifende Flachstahlbleche 8 angeordnet, die an den Stegen 1 anliegen und mit Sicken 2 versehen sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zwei etwa U-förmige kaltgewalzte Bandstahlprofile (1) zu einem Kastenträger zusammengesetzt sind, der zusätzlich als Ober- und Untergurt U-förmige Kaltprofile (4) mit gegenüber den anderen Trägerteilen erhöhter Streckgrenze aufweist, und daß die Schenkel und der Steg der Kaltprofile (4) an den Wandungen des Kastenträgers anliegen.
2. Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein hutförmiges kaltgewalztes Bandstahlprofil (5) einen flachen Obergurt (4'), der die freien Ränder des Hutprofils umgreift, und als Untergurt ein U-förmiges Kaltprofil (4) aufweist, das mit seinen Schenkeln und seinem Steg an den Wandungen des Hutprofils anliegt, wobei der flache Obergurt (4') und der U-förmige Untergurt (4) eine gegenüber dem Hutprofil erhöhte Streckgrenze besitzen.
3. Träger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussteifung des hohlen Querschnitts in dem Innern Schotte (6) angeordnet und/oder die Trägerstege mit Sicken (2) versehen sind.
4. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rändern von Obergurt und Untergurt aussteifende, mit oder ohne Sicken (2) versehene Flachstahlbleche (8) eingeschweißt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 382 930, 449 633, 863 252; Zeitschrift »Schweißen und Schneiden«, 1957, Heft 3, S. 123.