DE19828835C1 - Zugstab zur Verwendung als Gurt für Brücken - Google Patents
Zugstab zur Verwendung als Gurt für BrückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zugstab zur Verwendung als Gurt für Brücken, dessen
Mittelteil aus Faserverbundwerkstoff und dessen Enden aus metallischem Werkstoff
bestehen.
Faserwerkstoffe haben im Verhältnis zu ihrer spezifischen Dichte hohe Steifigkeit und
Festigkeit. Diese Eigenschaft macht sie besonders für Leichtbauanwendungen
interessant. Vorteile ergeben sich insbesondere, wenn man die Faser in ihrer Längs
richtung auf Zug beanspruchen kann.
Bauelemente dieser Art werden in der Regel von örtlich konzentrierten Kränen
beaufschlagt, die oft auch noch verschiedene Richtungen im Raum haben.
Entwickelt man ein in dieser Weise beanspruchtes Bauteil in Faserbauweise, stellt
die Krafteinleitung in die Fasern ein Problem dar, das in der Regel mit großem
Aufwand gelöst werden muß. Diese aufwendigen Lösungen sind entsprechend teuer,
so daß sie für die Anwendungen außerhalb der Luft- und Raumfahrt nur selten
gewählt werden. Außerdem geht bei mehrachsigen Spannungszuständen ein großer
Teil der Vorteile der Faserwerkstoffe verloren.
Bekannt sind z. B. Wickeltechniken, bei denen die Fasern am Ende um ein Metallau
ge gewickelt werden. Dies ist eine in der Herstellung, Qualitätssicherung und Le
bensdauerüberwachung sehr teure Methode.
Weiter sind Methoden bekannt, bei denen die Enden der Fasern in einem Konus
geklemmt werden, der durch die Zugkraft kraftschlüssig belastet wird.
Weiterhin sind für einfache Anforderungen auch geklebte Schäftungen zwischen
Faserverbund und Metallbeschlägen bekannt, die aber bei Primärbauteilen und
hohen Belastungen zusätzlich durch Schrauben oder Niete abgesichert werden, um
beim Versagen der Klebeverbindung die Last übernehmen zu können.
An mobile Brücken werden sehr hohe Anforderungen bezüglich Gewicht, Abmessun
gen, Steifigkeit und Festigkeit gestellt, so daß eigentlich der Einsatz von Faserver
bundwerkstoffen geboten ist. Vier Probleme stellen sich jedoch der Verwendung von
Faserverbundwerkstoffen entgegen.
- - Die relativ große Empfindlichkeit gegen mechanische Beschädigung.
- - Mobile Brücken müssen in transportable Einheiten zerlegt werden. Das bedeutet, daß große, konzentrierte Kräfte wiederholt in die Strukturen aus- und eingeleitet werden müssen.
- - Eine Brückenstruktur kann aus praktischen und wirtschaftlichen Überlegungen nur in relativ großen Abständen auf Schäden untersucht werden, d. h., die Struktur muß zuverlässig, fehlertolerant und gut überprüfbar sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zugstab aus Faserverbundwerkstoff zur Verwen
dung als Gurt für mobile Brücken zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss
durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst; die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist die Kraftein- oder Ausleitung in einen Faserverbund
durch eine erfindungsgemäss gestaltete Schäftung mit folgenden Eigenschaften:
- - Die Kosten betragen betragen nur ein Bruchteil einer gewickelten Lösung:
- - Der Faserverbund kann preiswert hergestellt werden; die Herstellung kann automatisiert werden.
- - Die Metallendbeschläge sind ebenfalls einfach herzustellende Bauteile.
- - Die Verklebung der Teile ist durch die Geometrie ebenfalls kostengünstig und kann automatisiert werden.
- - Ein Gurt besteht nur aus zwei verschiedenen Einzelteilen, die damit in entspre chenden großen Stückzahlen hergestellt werden können.
- - Durch die metallenen Endbeschläge an den mechanisch hochbelasteten Kuppel stellen ist sichergestellt, daß der Faserverbund beim Kuppeln nicht mechanisch beschädigt wird.
- - Die vorgeschlagene Lösung ist gut geeignet zur wiederholten Ein- und Ausleitung von Kräften ohne die Konstruktion dadurch extrem zu verteuern oder die Vorteile des Faserverbundes infrage zu stellen.
- - Die Gurte sind zuverlässig, fehlertolerant und gut überprüfbar:
- - Die Zuverlässigkeit des Gurtes hängt im hohen Maß von der Qualität der Kle bung bei der Herstellung ab. Durch den Aufbau der Gurte aus einzeln gefertigten Elementen einfachster Geometrie, sind die Gurte nach jedem Arbeitsschritt mit üblichen Verfahren wie Ultraschall oder Röntgen 100% prüfbar.
- - Die Zuverlässigkeit des Gurtes hängt auch von einer eventuellen Alterung der Klebung im Betrieb durch Eindringen von Wasserdampf ab. Durch die Gestaltung der Schäftung sind die hochbelasteten, großflächigen Klebeverbindungen der Schäftung zur Umgebung durch die Metallbeschläge gegen das Eindringen von Wasserdampf hervorragend geschützt. Die seitlichen sehr kleinen Flächen las sen sich mit bekannten Verfahren schützen, z. B. mittels einer aufgeklebten Me tallfolie mit 0,1 bis 0,3 mm Stärke.
- - Beim Versagen einzelner Elemente ist durch den schichtweisen Aufbau sicher gestellt, daß sich Risse nicht weiter ausbreiten können.
- - Die Gurte sind auch als Doppel- oder Mehrfachgurt mit den gleichen Prüfverfah ren wie während der Fertigung überprüfbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figur näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 je einen Einzelgurt mit einander zugewandtem geschäftetem CFK-
Verbund.
Fig. 3 einen Doppelgurt, der aus den Einzelgurten von Fig. 1 und Fig. 2 zu
sammengeklebt ist.
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Doppelgurt von Fig. 3
Fig. 5 einen Schnitt entlang A-A von Fig. 4
Fig. 6 einen Schnitt entlang B-B von Fig. 4
Fig. 7 einen Schnitt entlang C-C von Fig. 4
Fig. 8 einen Mehrfachgurt, der aus drei miteinander verklebten Doppel
gurten von Fig. 3 und 4 besteht und
Fig. 9 einen Schnitt entlang D-D von Fig. 8
Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 8 sind zeichnerisch so auf dem Blatt angeordnet, daß das
Verständnis erleichtert wird, weil Fig. 4 eine Draufsicht auf jeden einzelnen der
darüber dargestellten Gurte ist.
Fig. 1 zeigt einen Zugstab 2 als Einzelgurt 4, dessen Mittelteil aus Faserverbund
werkstoff 6 besteht und dessen Endteile 8 Metallaschen 10 sind, die jeweils eine
Bohrung oder ein Auge 12 (Fig. 4) aufweisen.
Metallasche 10 und Faserverbundwerkstoff 6 sind mittels einer geklebten Schäftung
14 (Klebeverbindung) miteinander verbunden. Fig. 1 und 2 zeigen je einen Einzel
gurt 4 mit einander zugewandtem geschäftetem CFK-Verbund. Durch Verklebung der
Einzelgurte von Fig. 1 und 2 entsteht der Doppelgurt 16 von Fig. 3. Grundsätzlich
sind die beiden Einzelgurte 4 von Fig. 1 und Fig. 2 gleich. Die unterschiedlich
verlaufende Schäftung 14 wird erreicht durch Drehen des Gurtes 4 von Fig. 2 um die
Längsachse gegenüber dem Gurt 4 von Fig. 1.
Für den Doppelgurt 16 von Fig. 3 und Fig. 4 als Draufsicht sind Schnitte entlang
A-A, B-B und C-C in Fig. 5, 6 und 7 gezeigt. Außerdem ist den Figur zu entneh
men, daß der Schäftungsbereich 18 wesentlich länger ist als die Dicke des Zugstabs.
Der Schäftungsbereich ist beispielsweise 50 mal länger als die Dicke des Zugstabs.
Nach den dünnen Seiten hin laufen die Schäftungen schneidenförmig aus.
In Fig. 8 ist ein Mehrfachgurt 20 gezeigt, der aus drei Doppelgurten von Fig. 3 geklebt
ist. Fig. 9 zeigt einen Schnitt im Bereich der Schäftung 18.
Ein Ausführungsbeispiel eines typischen Einzelgurts 4 von Fig. 1 oder 2 hat eine
Dicke von 10-20 mm,
eine Breite von 130-200 mm und
eine Länge von 5-10 m.
eine Breite von 130-200 mm und
eine Länge von 5-10 m.
Der Faserverbund besteht überwiegend aus längsorientierter Kohlefaser mit warm
aushärtender Epoxydharzmatrix. Die Metallbeschläge sind aus Stahl, Titan oder
Aluminium. Als Klebeverbindung wird warmeaushärtender Kleber auf Trägergewebe
min. 120°C - System verwendet.
Claims (3)
1. Zugstab zur Verwendung als Gurt für Brücken, dessen Mittelteil aus Faserver
bundwerkstoff und dessen Enden aus metallischem Werkstoff bestehen und
beide Teile mittels einer geklebten Schäftung verbunden sind, dadurch ge
kennzeichnet, dass im Bereich der Schäftung (18) die Querschnitte des Faser
verbundteils und des Metallteils (10) rechteckig sind und in ihrem Querschnitts
verlauf gleich sind, dass die Schäftung (18) wesentlich länger ist als die Dicke
des Zugstabs im Bereich der Schäftung und dass die Schäftungen des Faser
verbundteils und des Metallteils an den dünnen Seiten schneidenförmig aus
laufen.
2. Zugstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der
Schäftung (18) zur Dicke des Zugstabs im Bereich der Schäftung 50 : 1 beträgt.
3. Zugstab nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder
mehr Einzelgurte (4) zu Doppel- oder Mehrfachgurten verklebt sind.
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EUROBRIDGE MOBILE BRUECKEN GMBH, 88048 FRIEDRICHSHAFEN |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
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