DE1784022C3

DE1784022C3 - Langgestrecktes Tragglied für Bauwerke, insbesondere Träger

Info

Publication number: DE1784022C3
Application number: DE1784022A
Authority: DE
Inventors: Hideo Oita Yanai (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1974-06-12
Also published as: GB1211615A; JPS5016570B1; DE1784022A1; DE1784022B2; US3550339A

Description

Die Erfindung betrifft ein langgestrecktes Tragglied für Bauwerke, insbesondere einen Träger, mit einem äußeren, vorzugsweise als Rohr ausgebildeten langgestreckten Hohlkörper, dessen Mantel aus einem eine ausreichende mechanische Festigkeit gegen Biegebeanspri'cliungen aufweisenden Werkstoff besteht, und einem in inneren des äußeren Hohlkörpers angcordneten und dessen Innenraum in zumindest zwei längliche Hohlräume aufteilenden länglichen Körper, wobei zumindest einer der gebildeten Hohlräume mit einer Druckbeanspruchungen aufnehmenden Masse, wie z. B. Beton, ausgefüllt ist.

Aus der deutschen Patentschrift 884 409 sind verschiedene Arten von Stahlbeton-Bauteilen bekannt, darunter auch ein Teil mit ringförmigem Querschnitt, das einen äußeren Stahlmantel, einen dazu koaxialen Innenmantel und einen mit Beton ausgefüllten Ringraum zwischen diesen beiden Mänteln aufweist. Um zu verhindern, daß sich die beiden Mäntel gegenseitig verdrehen, sind außerdem zwischen ihnen Versteifungen vorgesehen. Nach den Angaben dieser Patentschrift eignen sich solche Hohlbauteile für hohe Säulen, also z. B. für Schornsteine von Kraftwerken, für Silos, Aufzugsschächte u. dgl. — Ein solches Bauteil ist als Träger ungeeignet, da es genau dieselben Eigenschaften hat wie ein Rohr, welches bekanntlich als Träger ungeeignet ist.

Aus der genannten Patentschrift sind ferner Trägerkonstruktionen bekannt, bei denen an den Unterseiten der eigentlichen Träger Zugbewehrungen angeschweißt sind. Solche Träger haben zwar ein hohes Widerstandsmoment gegen Biegung, sind aber sperrig und deshalb schwierig zu transportieren und verursachen auch bei vielen Anwendungsfällen Probleme beim Einbau, da sie hoch bauen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Tragglied für Bauwerke der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten Tragglied dadurch erreicht, daß der innere längliche Körper mit dem Mantel des äußeren Hohlkörpers über die gesamte Längserstreckung des Traggliedes im Linienkontakt angeordnet ist und im Querschnitt gesehen mit dem Mantel des äußeren Hohlkörpers zumindest in dem Umfangsbereich. in dem die maximalen Zugspannungen auftreten, verbunden ist, und daß die Druckbeanspruchungen aufnehmende Masse im Querschnitt gesehen in demjenigen Hohlraum des Traggliedes angeordnet ist, der von dem Umfangsbereich des Mantels, in dem die maximalen Druckspannungen auftreten, umgeben ist.

Man erhält so eine einfache Trägerkonstruktion, bei welcher die als Folge einer Belastung auftretenden Zugspannungen im wesentlichen durch den äußeren Hohlkörper und den inneren länglichen Körper aufgenommen werden, während die Druckbeanspruchungen von der im mindestens einen Hohlraum vorgesehenen Masse aufgenommen werden. Auf diese Weise lassen sich die Eigenschaften der verwendeten Bauelemente und Werkstoffe so kombinieren, daß die jeweiligen günstigen Eigenschaften voll ausgenützt werden und man ein leichtes und billig herzustellendes Tragglied erhält.

Der im Inneren des äußeren Hohlkörpers angeordnete längliche Körper kann mit Vorteil einen V-förmigen Querschnitt haben cdcr auch als Rohr ausgebildet sein. Ferner ergibt sich eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung eines solchen Tragglicdes, das ζ. Β als Mchrfeldträger ausgebildet ist, dadurch, daß die ecijenscilige Lage des inneren länglichen Körpers und der die Druckbeanspruchungen aufnehmenden Masse entsprechend der vorgegebenen Belastung an den Umkehrpunkten des Biegemomentenvcrlaufs wechselt. Durch die konstruktive Ausbildung und Anordnung der einzelnen Bestandteile wirH so auch bei komplizierten Beanspruchungen ein ausgezeichnetes Resultat, d. h. eine bestmögliche Aufnahme der Beanspruchungen, erreicht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine raumbildliche, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Traggliedes,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Tragglieds nach der Erfindung, das derart angeordnet ist, daß es ein Biegemoment aufnimmt, das an zwei Umkehrpunkten D wechselt,

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ordnet sind, und zwar gesehen länus d-.-r Linie VI-VI

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In der Zeichnung sind gleiche feile- jeweils mit den-

selben Bezugswiclien versehen.

Bei der Ausfuhrungsrorm nach F i g. l ^i ,.;_{n a}|_s innerer länglicher Korper 2 des Tragglied·:, dienendes Stahlrohr in einen äußeren Hohlkörper 1 in Form eines. Stahlrohres eingesetzt, wobei da mncre Durchrnes-^r des äußeren Stahlrohres .^r-ßj,- W_{1 λ}{< Her au ßcre Durchmesser des inneren Siahlr^hro-; Derjeniu-j Teil der Innemvandung de.. Vuuorer. .St:thlrohres. der in Berührung mit der Aufier^-nd des in das Rohr eingesetzten Stahlrohre, gi^nw'v v,_;rd. i_{sl an} dic'-'-m Abschnitt 3 an das innere Siininihr aneeschweißt, so daß beide Rohre er>ti;.n- dic-sjm Abschn-tt der Wandungen fe-[ miteinander verbunden sind. Der zwischen der äußeren Wandim,: des anseschweißten inneren Stahlrohres und tier inneren Wandung des äußeren Stahlrohres gehikkte Hohlraum wirJ fest und dicht mit einer Druckh-ampruchungeri aufnehmenden Masse 4 aus feuchtern Beton ausgeiüiit, die sich in diesem Hohlraum ws festigt. "

D.'.s innere Stahlrohr ist derart im äußeren Stahlrohr angeordnet, daß das innere Stahlrohr auf derjcr.ieen Seite verläuft, die der Zugspannung unterworfen ist, weiche auf das zusammengesetzte Traggiied zur Wirkung kommt, und daß die Betonmasse auf derjenigen Seite liegt, die der Druckbeanspruchung ausgesetzt .Jt, die auf das Tragglied zur Wirkung ge"-bracht wird. Insbesondere sind die Betonmasse und die Stahlteile derart angeordnet, daß die Betonmasse im Hohlraum zwischen der äußeren Wandung des inneren Stahlrohres und der inneren Wandung des äußeren Stahlrohres die Dnickbcanspruchungen aufnimmt, welche auf das Tragglied ausgeübt werden, und das innere Stahlrohr, das in das iiußere Stahlrohr eingesetzt ist, die Zugbeanspruchungen aufnimmt, die auf das Tragglied einwirken. Die Betonmasse weist eine derartige Stärke auf, daß sie der Druckbeansprudiung widersteht. Sie weist jedoch eine geringere Festigkeit gegenüber Zugbeanspruchungen auf. Hin Stahlprofil bringt eine größere mechanische Festigkeit gcgcnüber Zugbeanspruchungen mit sich als gegenüber Druckbeanspruchungen. Fs sind daher gemäß der Erfindung die Eigenschaften dieser verschiedenen Werkstoffe, die das Tragglied bilden, derart wirksam gewählt, daß ihre günstigen Eigenschaften voll ausgcfiutzt und die einzelnen Schwächen gegenseitig kornpensiert werden. Das Ergebnis ist ein Tragglied, das für solche Bauwerke besonders geeignet ist, die der wiederholten Einwirkung von Biegekräften unterworfen sind, weiche von außen ausgeübt werden.

Im folgenden sol! die Beziehung zwischen der angewandten Biegebeanspruchung, dem dadurch erzeugten Biegemoment und den Bauteilen nach der Erfindung erläutert werden.

Wenn eine gleichmäßig verteilte Last auf das an zwei Stellen A und B abgestützte Tragglied X nach F i g. 2 zur Wirkung gebracht wird, ergibt sich ein Momentenverlauf in Form einer Parabel, die bei D zwei Uiiikehrpqnkte aufweist, welche wie dargestellt etwas innerhalb der Stützgltcdex A und B liegen.

Um diesem Biegemomentenverlauf zu begegnen, hat das erfindungsgemäße Tragglied folgenden Aufbau: Das innere Stahlrohr, da» in dem äußeren Stahlrohr enthalten ist, und die Müsse 4 aus Beton, die in dem Hohlraum zwischen dem inneren Stahlrohr und dem äußeren Stahlrohr angeordnet ist, werden derart in der in F i g. 2 dargestellten Weise zusammengestellt, daß in dem mittleren Abschnitt des Tragglieds, der einem positiven Biegemoment ausgesetzt ist, das innere Stahlrohr näher bei der unteren Wandung des äußeren Stahlrohrs und die Masse 4 im wesentlichen oberhalb des inneren Stahlrohrs angeordnet sind. Andererseits sind diese Elemente in den äußeren Abschnitten des Tragglieds X, in denen es einem negativen Biegemoment ausgesetzt ist, derart zusammengestellt, daß die Masse 4 aus Deton und das innere Stahlrohr in Umkehrung zu der .erstehend geschilderten Anordnung liegen, "d. h. dort ist das innere Stahlrohr näher bei der oberen Wandung des äußeren Stahlrohres und die Betonmasse im wesentlichen unteihalb des inneren Stahlrohres angeordnet. Es wechseln also die gegenseitigen Lagen des inneren Stahlrohres und der Betonmasse an den Umkehrpunkten D, so daß das vollständige Tragglied jeweils die erforderliche, große Festigkeit gegenüber den angelegten Biegekräften aufweist.

Wie F i g. 3 ferner zeigt, ist eine Masse 4 aus Beton ebenso in das innere Stahlrohr in einem Abschnitt eingebracht, der auf dem jeweiligen Stützglied S aufliegt, um so ein Zusammendrücken des Tragglieds bei übermäßiger Drückbeanspruchung zu verhindern.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein inneres Stahlrohr inner, in einem äußeren Stahlrohr befestigt. Es kann jedoch, v!e das in F i g. 4 dargestellt ist, das innere Stahlrohr auch ersetzt werden durch einen länglichen Körper 2' mit einem V-förmigen Querschnitt, und zwar dergestalt, daß dieses V-förmige Stahlprofil in das äußere Stahlrohr eingeführt wird und eine Belonmasse in den Hohlraum eingefüllt wird, der sich zwischen dem Abschnitt der inneren Wandung des äußeren Stahlrohres zwischen den Kanten der divergierenden Schenkel des V-förmigen Stahlteils, die in Berührung mit der inneren Wandung des äußeren Stahlrohrs stehen, und ferner durch die divergierenden Wandungen der Schenkel des V-förmigen Stahlprofils ergibt, und daß ferner der Scheitel des V-förmigcn Stahlprofils mit der inneren Wandung des äußeren Stahlrohrs verschweißt ist.

Es soll hier be.ncrkt werden, daß der Werkstoff des äußeren Rohres und des inneren Rohres bzw. des V-Profils nicht auf Stahl beschränkt ist; diese Elemente können vielmehr auch aus armiertem Kunststoff bcsiehen.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann mit crfindungsgemäßen Trarjgliedern z. B. eine Brücke aufgebaut werden, die die notwendige Festigkeit bei geringem Gewicht und geringen Herstellungskosten aufweist. Um eine derartige Brücke aufzubauen, werden, wie das in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist, die entgegengesetzten Endabschnittc einer Anzahl von Traggliedcrn X nebeneinander auf einer Stahlplatte 7 angeordnet, welche derart befestigt ist, daß die Platte 7 Stützen 5 überspannt und sich

über diese Stützen S hinaus erstreckt, wobei die Platte 7 mit den aus Beton bestehenden Stützen 5 durch Schenkelteilc verbunden ist, die mit 6 bezeichnet sind und senkrecht in der Oberseite der Stützen 5 eingebettet sind. In einem solchen Fall ist das innere Rohr oder das innere V-Profil innerhalb des äußeren Rohres auf derjenigen Seite angeordnet, die einer Zugbelastung ausgesetzt ist, während die Betonmasse auf derjenigen Seite angeordnet ist, die der Druckbelastung ausgesetzt ist. Es ist also das innere Rohr oder das V-Profil näher zur unteren Wandung des äußeren Rohres angeordnet, während die Betonmasse im wesentlichen oberhalb des inneren Rohres oder des V-Profils angeordnet ist. Die Tragglieder X mit dem vorbeschriebenen Aufbau werden nebeneinander angeordnet und z. B. durch Schweißen an der Stahlplatte 7 befestigt. Danach werden die oberen Flächen dieser Tragglieder X z. B. durch Schweißen an der unteren Fläche einer weiteren Stahlplatte 8 befestigt. Schließlich wird eine Fahrbahnschicht 9 auf der Oberseite der Stahlplatte 8 gebildet, so daß sich insgesamt die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Brücke ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Langgestrecktes Tragglied für Bauwerke, insbesondere Träger, mit einem äußeren, Vorzugsweise als Rohr ausgebildeten langgestreckten Hohlkörper, dessen Mantel aus einem eine ausreichende mechanische Festigkeit gegen Biegebeanspruchungen aufweisenden Werkstoff besteht, und einem im Inneren des äußeren Hohlkörpers angeordneten und dessen Innenraum in zumindest zwei längliche Hohlräume aufteilenden länglichen Körper, wobei zumindest einer der gebildeten Hohlräume mit einer Druckbeanspruchungen aufnehmenden Masse, wie z. B. Beton, ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere längliche Körper (2; 2') mit dem Mantel des äußeren Hohlkörpers (1) über die gesamte Längserstreckung des Traggliedes im Linienkontakt angeordnet ist und im Querschnitt gesehen mit dem Mantel des äußeren Hohlkörpers (1) zumindest in dem Umfangsbereich, in dem die maximalen Zugspannungen auftreten, verbunden ist, und daß die Druckbeanspruchungen aufnehmende Masse (4), im Querschnitt gesehen, in demjenigen Hohlraum des Traggliedes angeordnet ist, der von dem Umfangsbereich des Mantels, in dem die maximalen Druckspannungen auftreten, umgeben ist.

2. Tragglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Inneren des äußeren Hohlkörpers (1) angeordnete länglhhe Körper (2') im Querschnitt gesehen V-fö^rmig ausgebildet ist.

. 3. Tragglied nach Anspruch \, dadurch gekenzeichnet, daß der im Inneren des äußeren Hohlkörpers (1) angeordnete längliche Körper (2) als Rohr ausgebildet ist.

4. Tragglied nach Anspruch 3, das als Mehrfeldträger ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dab die gegenseitige Lage des inneren länglichen Körpers (2) und der die Druckbeanspruchungen aufnehmenden Masse (4) entsprechend der vorgegebenen Belastung an den Umkchrpunkteu (D) des Biegemomentverlaufs wechselt.

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