DE2622163B2 - Profilträger aus faserverstärktem Werkstoff - Google Patents

Profilträger aus faserverstärktem Werkstoff

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Description

Die Erfindung betrifft einen Profilträger aus faserver stärktem Werkstoff nach dem Obergegriff von An- r>r> spruch 1.
Ein derartiger Profilträger ist bereits durch die DE-OS 23 34 645 bekannt, in der ein Verfahren beschrieben ist, zur Herstellung von Stütz- oder Biegeträgern auf einen durch Schrumpfung entfernba- wi ren Wickelkern einen Hohlkörper zu wickeln und nach dem Aushärten in einzelne Profilteile zu zertrennen und anschließend die Profilteile zu verschiedenen Trägerformen zusammenfügen. Dabei werden zwar Profilteile verwendet, die sowohl im Steg als auch im Flansch br> verlaufen und es werden mit diesen Profilteilen auch weitere Flansch- oder Stegprofilteile verbunden, jedoch ist nirgendwo angegeben, wie beispielsweise die Tragfähigkeit eines Profilträgers durch weiteres Hinzufügen von Profilteilen erhöht werden könnte. Bei den in dieser bekannten Druckschrift dargestellten Beispielen ist jeweils eine Fuge zwischen dem im Steg und Flansch verlaufenden Verbindungsprofiltei! und dem Flanschprofilieil vorgesehen. Wollte man zur Erhöhung der Tragfestigkeit eines aus miteinenander verklebten Profilteilen gebildeten Profilträgers weitere Profilteile ansetzen, indem man sie beispielsweise auf dem Flanschprofilteil aufkleben würde, so würde diese Maßnahme nahezu nichts bringen, da die Krafteinleitung aus dem Flansch in den Steg durch die vergleichweise geringe Festigkeit des Klebemittels in der Fuge zwischen Flansch und Steg begrenzt wäre.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Profilträger der eingangs genannten Art zu schaffen, der — entsprechend der gewünschten Tragfähigkeit — aus einer beliebigen Anzahl von Profilteilen zusammengesetzt ist und bei dem trotz der vergleichsweise geringen Belastbarkeit des Klebmittels hohe Schubkräfte vom Steg in den Flansch eingeleitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Profilträger mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 gegeben.
Durch Jie Ausbildung des Profilträgers gemäß der Erfindung ergeben sich je Verbindungsprofilteil zwei Klebeflächen für die Übertragung der Schubkräfte aus dem Flansch in den Steg. Dabei werden die auftretenden Kräfte aus den Flanschprofilteilen mit ihrem unidireklionalen Faserverlauf in die Verbindungsprofilteile mit sich kreuzenden Faserverlauf günstig übertragen und in den Steg weitergeleitet. Der Aufbau des Profilträgers nach der Erfindung gestattet es ferner, die Profilteile so zu dimensionieren, daß ihre Festigkeit in einem geeigneten Verhältnis zur Festigkeit des Klebemittels steht, d. h. die Profilteile müssen nicht überdimensioniert werden, da die Anzahl der Verbindungsprofilteile und damit verbunden die Anzahl der Klebeflächen in geeigneter Weise gewählt werden kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt in schematischer Darstellung
F i g. 1 einen Doppel-T-Träger im Schnitt,
Fig.2 einen Preßform für Herstellung einer Hälfte von einem Doppel-T-Träger und die
Fig.3 bis 5 weitere Ausführungformen von erfindungsgemäß hergestellten Profilträgern.
Der Doppel-T-Träger 1 entsprechend F i g. 1 besteht aus einem Steg 2 und Flanschen 3, die aus mehreren Schichten aufgebaut sind. Im Steg 2 sind nur im Bereich des Steges sich erstreckende Stegprofile 4 und weitere sich auf die Flansche 3 ausdehnende Verbindungsprofilteile 5 angeordnet. Entsprechend sind die Flansche 3 außer mit den Verbindungsprofilteilen 5 noch mit nur im Flansch vorhandenen Flanschprofilteilen 6 aufgebaut. Die Verbindungsprofilteile 5 sind als L-Profile ausgebildet und erstrecken sich über den Steg 2 und je einer oberen oder unteren Hälfte der Flansche 3. In den Flanschen sind weiterhin noch zwischen den obersten Verbindungsprofilteilen 5 und Flanschprofilteilen 6 sich über den gesamten Flansch erstreckende Schichten 7 eingelegt. Die Flanschprofilteile 6 können auch aus mehreren ausgehärteten Einzelschichten 8 zusammengefügt sein.
Die im wesentlichen zur Übertragung von Schub- und
Querkräften dienenden Stegprofilteile 4 und Verbindungsprofilteile 5 sowie die durchgehenden Schichten 7 bestehen aus mit Kunstharz getränkten Faserlagen, die zur besseren Kraftaufnahme in kreuzweist.·· Anordnung, bevorzugt unter ±45°, geschichtet sind. Die Faserlagen für die Stegprofilteile 4 und die Verbindungsprofilteile 5 können je nach dem gewählten Material, den geforderten Beanspruchungen oder den vorhandenen Fertigungsmitteln z. B. aus Wickellaminaten oder aus fertigen Matten mit vorimprägnierten Faserlagen, sog. Prepregs, bestehen. Die der Übertragung von Zug- und Druckkräften dienenden Flanschprofilteile 6 sind im allgemeinen, insbesondere aus statischen Gründen, stärker als die Sttgprofilteile 4 und die Verbindungsprofilteile 5 ausgeführt und bestehen aus unidirektional angeordneten Fasern, deren Orientierung bevorzugt parallel zu den Stegen ist. Zweckmäßig werden dabei mit Kunstharz getränkte Faserstränge, sog. Rovings, verwendet. Die Flanschschichten können jedoch auch aus Prepregs oder im Naßlaminierverfahren gefertigt werden.
Für hochbeanspruchte Profilträger werden alle Schichten zweckmäßig mit Carbon-Fasern f/7gefertigt. Je nach Beanspruchung und Fertigungsverfahren können auch andere Fasern, wie z. B. aus S-Glas, Ε-Glas, Bor oder Kevlar Verwendung finden. Ebenso besteht für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen die Möglichkeit der Anwendung anderer üblicher Harze, wie z. B. Epoxyd-, Polyamid- oder Polyesterharz.
In der Fig. 2 ist eine Preßform 10 dargestellt, in der die zur Herstellung der Hälfte eines Doppel-T-Trägers oder eines U-Trägers erforderlichen Schichten eingelegt sind. Die Preßform 10 besteht aus einem Unterteil 11 und einem Oberteil 12, die beide aus einem geeigneten Metall, z. B. aus Aluminium, hergestellt sind. In der Preßform befindet sich ein Stempel 13 aus Gummi oder elastischem Kunststoff. Der zu fertigende Profilträger besteht aus drei Verbinchingsprofilteilen 5 und je zwei Stegprofilteilen 4 und Flanschprofilteilen 6. Die Schichten sind der besseren Darstellung wegen mit Abstand zueinander gezeichnet. In der praktischen Ausführung werden dieselben in das Unterteil 11 eng aneinandergelegt. Die Verbinduiigsprofilteile 5, die hier als U-Profile ausgebildet sind, und evtl. auch die Steg- und Flanschprofilteile 4 bzw. 6 we;den vor dem Einlegen in die Preßform 11 an- oder vorgehäriet. Dieses kann z. B. auch in der Preßform 10 erfolgen. Durch das An- oder Vorhärten der Schichten wird erreicht, daß sich ihre Lage beim Preßvorgang nicht ändert und somit der fertige Träger sauber aneinanderliegende Schichten aufweist. Weiterhin ist es wichtig, daß die Schichten beim Einlegen, wie es besonders aus der Fig. 1 hervorgeht,nicht aneinanderstoßen,sondern, daß an den Übergängen zwischen dem Steg 2 und den Flanschen 3 die jeweiligen Schichten im Abstand zueinander eingelegt werden. Solcherweise zwischen den Schichten entstehende Lücken 15 werden mit Kunstharz ausgefüllt. Durch Aufbringen von allseitigem Druck auf den Stempel 13, gekennzeichnet durch die Pfeile 14, werden die Schichten zusammengepreßt, wobei die Stegprofilteile 4 und die Verbindungsprofilteile 5 im Bereich des Steges gereckt werden.
Das Pressen kann z. B. bei einer Temperatur von etwa 180°Cund bei einem Druck von 5 bar erfolgen.
Die F i g. 3 bis 5 zeigen Ausführungsformen weiterer Profilträger, die erfindungsgemäß aus den in den F i g. 1 und 2 erläuterten vorgefertigten Verbindungsprofilteilen sowie Steg- und Flanschprofilteilen zusammengefügt sind. Der Einfachheit halber sind dabei die aus unidirektionalen Faserschichten bestehenden Flanschschichten durch aneinandergereihte Punkte die Rovings darstellen können, gekennzeichnet. Die gezeigten Profilträger stellen nur eine Auswahl der mittels der Erfindung herstellbaren Träger dar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. 26 22
    Patentansprüche:
    1. Profilträger aus faserverstärktem Werkstoff, der aus miteinander verklebten Profilteilen besteht, wobei einzelne Profilteile als Verbindungsprofilteile sich sowohl in den Steg als auch in den Flansch erstrecken und wobei die Fasern in den Profilteilen unidirektional oder sich kreuzend verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsprofilteile (5), die mit sich kreuzenden Fasern versehen sind, sich sowohl im Flansch als auch im Steg überlappen, daß zwischen den sich im Flansch überlappenden Schenkeln der Verbindungsprofilteile jeweils ein Flanschprofilteil (6) mit unidirektionalem Faserverlauf angeordnet ist, wobei die Breite des Flanschprofilteils (6) geringfügig kleiner ist als die zugehörigen Schenkellängen der Verbindungsprofilteüe (5).
    2. Profilträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen oder außerhalb der Verbindungsprofilteile (5) im Bereich der Stege (2) zusätzliche Stegprofilteile (4) angeordnet sind, die wie die Verbindungsprofilteile (5) ausgebildet sind.
    3. Profilträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile aus Prepregs, gezogenen Rovings oder im Nachlaminierverfahren hergestellt sind.
    4. Profilträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschprofilteile (6) aus mehreren ausgehärteten Einzelschichten (8) bestehen, die miteinander verklebt sind.
    5. Profilträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergängen von den Stegen (2) zu den Flanschen (3) die Enden der Stegprofilteile (4) und die Enden der Flanschprofilteile (6) mit Abstand zu den Verbindungsprofilteilen angeordnet und die entstehenden Lücken (15) mit Kunstharz ausgefüllt sind.
    6. Profilträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsprofilteile (5) mit den Stegprofilteilen (4) und Flanschprofilteilen (6) in einer Preßform (10) zusammengefügt sind.
    7. Profilträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfügen der Profilteile in der Preßform (10) mit einem Stempel (13) unter allseitigem inneren Druck erfolgt und zu einer Reckung der Profilteile im Bereich der Stege (2) führt.
    21)
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