DE2827088C2 - Bending beam - Google Patents
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Description
rerade Gestalt zurückgeführt ist. im übrigen können, wie bereits erwähnt, die Größe und der Verlauf der Vorspannung über die Länge und auch die Breite des Trägers den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden. So kann der Träger durch über die Trägerlänge veränderliche Vorspannbiegemomente erzeugende Kräfte vorgespannt sein.just shape is returned. by the way, As already mentioned, the size and the course of the preload over the length and also the width of the The carrier can be selected according to the respective requirements. So the wearer can go through over the Forces generating variable prestressing bending moments are prestressed.
Für bestimmte Anwendangszwecke ist es vorteilhaft, wenn der Biegeträger lediglich über einen Teil seiner Länge vorgespannt ist, in dem es auf eine besondere Biegesteifigkeit und Schwingungsunempfindlichkeit ankommt .For certain application purposes it is advantageous to if the bending beam is biased only over part of its length, in which it is on a special Flexural rigidity and insensitivity to vibrations matter.
Um eine feine Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen zu ermöglichen, können die Vorspannelemente elastisch ausgebildet sein, oder aber es können die an sich im wesentlichen starren Vorspannelemente elastische Glieder enthaiten, wobei dann die wirksame Elastizität der Vorspannelemente bzw. deren elastischer Glieder auf ein vorbestimmtes, zu erzielendes Schwingungsverhalten des Biegetragers abgestimmt ist .In order to enable a fine adjustment to the respective application conditions, the pretensioning elements be designed to be elastic, or the pretensioning elements, which are essentially rigid per se, can be used contain elastic members, in which case the effective elasticity of the prestressing elements or their elastic members matched to a predetermined, to be achieved vibration behavior of the bending beam is .
Der Biegeträger kann grundsätzlich in vielen Formen ausgebildet sein, z.B. als Profilträger, Kas:enträger, Gitterträger, Betonträger (Spannbeton) etc. Insbesondere ist es aber auch möglich, daß der Biegeträger aus einem Material mit kleinem Elastizitätsmodul, beispielsweise Aluminium, besteht, das normalerweise wegen seiner geringen Biegesteifigkeit, das heißt seiner großen Durchbiegung und seinem ungünstigen Schwingungsverhalten für bestimmte Einsatzzwecke ungeeignetThe bending beam can basically be designed in many forms, e.g. as a profile beam, Kas: enträger, Lattice girders, concrete girders (prestressed concrete) etc. In particular, however, it is also possible that the bending beam consists of a material with a low modulus of elasticity, for example aluminum, which is normally due to its low flexural rigidity, that is, its large deflection and its unfavorable vibration behavior unsuitable for certain purposes
erscheint ...appears ...
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Biegeträgers nach der Erfindung dargestellt Es zeigtIn the drawing, embodiments of a bending beam according to the invention are shown. It shows
F i g. 1 einen zweiseitig aufgelagerten Biegeträger in einer SeitenansichtF i g. 1 a bending beam supported on both sides in a side view
Fig.2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs des Vorspann-Biegemomentes des Trägers nach Fig. 1,2 shows a diagram to illustrate the Course of the prestressing bending moment of the girder according to FIG. 1,
F i g. 3 einen zweiseitig aufgelagerten Biegetrager in einer anderen Ausführungsform in einer Seitenansicht,F i g. 3 a bending beam supported on both sides in another embodiment in a side view,
Fig.4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufes des Vorspann-Biegemomentes des Trägers nach F i g. 3,4 shows a diagram to illustrate the Course of the prestressing bending moment of the girder according to FIG. 3,
F i g. 5 einen zweiseitig aufgelagerten Biegeträger in einer weiteren Ausführungsform in schematischer Darstellung und in einer SeitenansichtF i g. 5 a bending beam supported on both sides in a further embodiment in a schematic representation and in a side view
Fig.6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs des Vorspann-Biegemomentes in dem Träger nach F i g. 5,6 shows a diagram to illustrate the course of the prestressing bending moment in the beam according to FIG. 5,
F i g. 7 einen einseitig eingespannten Biegeträger in einer Seitenansicht,F i g. 7 a bending beam clamped on one side in a side view,
Fig.8 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufes des Vorspann-Biegemomentes in dem Träger nach F i g. 7,8 is a diagram to illustrate the Course of the prestressing bending moment in the beam according to FIG. 7,
F i g. 9 einen zweiseitig aufgelagerten Biegeträger in einer weiteren Ausführungsform, in schematischer Darstellung und in einer Seitenansicht,F i g. 9 a bending beam supported on both sides in a further embodiment, in a schematic representation and in a side view,
Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufes des Vorspann-Biegemomentes in dem Träger nach F i g. 9,10 is a diagram to illustrate the course of the prestressing bending moment in the beam according to FIG. 9,
F i g. 1 la, 1 Ib einen Biegeträger in zwei Ausführungsformen ähnlich jener nach Fig. 1, jeweils in einer Seitenansicht,F i g. 1 la, 1 Ib a bending beam in two embodiments similar to that of FIG. 1, each in one Side view,
Fig. 12 den Biegeträger nach Fig. 11 in der Draufsicht auf die Verankerungsstelle eines Vorspannelementes im Ausschnitt undFIG. 12 shows the bending beam according to FIG. 11 in a plan view of the anchoring point of a prestressing element in the cutout and
Fig. 13 den Biegeträger nach Fig. 11 in einer stirnseitigen Seitenansicht.13 shows the bending beam according to FIG. 11 in a front side view.
Der in F ί g. 1 schematisch dargestellte Biegeträger 1 kann in Gestalt eines Profilträgers, Kastenträgers und dgl. ausgebildet sein. Der Biegeträger 1 ist endseitig bei 2 und 3 aufgelagert Unter der Wirkung einer Belastung s Q würde er sich entsprechend seiner Biegelinie durchbiegen, wobei die neutrale Faser 4 den Zugbereich oder Zuggurt 5 von dem Druckbereich oder Druckgurt 6 trennt und der Biegeträger 1 in dem Zugbereich 6 auf Zug und in dem Druckbereich 6 auf Druck beanspruchtThe in F ί g. 1 schematically illustrated bending beam 1 can be designed in the form of a profile beam, box beam and the like. The bending beam 1 is supported at 2 and 3 at the end. Under the effect of a load s Q, it would bend according to its bending line, with the neutral fiber 4 separating the tension area or tension belt 5 from the pressure area or compression belt 6 and the bending beam 1 in the tension area 6 stressed on train and in the pressure area 6 on pressure
to wird.to will.
Auf den Biegeträger t ist eine Vorspannung in dem Sinne aufgebracht, daß in dem Druckbereich 6 eine zusätzliche, in Längsrichtung des Biegeträgers wirkende Druckspannung aufgebracht ist Zu diesem Zwecke sindOn the bending beam t a bias is applied in the sense that in the pressure area 6 a additional compressive stress acting in the longitudinal direction of the bending beam is applied for this purpose
endseitig an dem Biegeträger 1 bei 7 und 8 zwei Vorspannelemente 9 in Gestalt von Profilstäben, Seilen, Ketten od. dgl. verankert, die bei 10 miteinander verbunden und über ein starres Druckglied 11 gegen den Biegeträger 1 abgestützt sind. Durch die in denat the end of the bending beam 1 at 7 and 8 two prestressing elements 9 in the form of profile rods, ropes, Chains or the like anchored at 10 with each other connected and supported against the bending beam 1 via a rigid pressure member 11. Through the in the
Vorspannelementen 9 herrschende Zugspannung, die durch entsprechende Verspannung der Vorspannelemente 9 an deren VerankerungssteUtn 7, 8 erzeugt ist, wird in dem Biegeträger 1 ein Vorspann -Biegemoment M erzeugt das über die Länge χ des Biegeträgers 1 denPrestressing elements 9 prevailing tensile stress, which is generated by corresponding tensioning of the prestressing elements 9 at their anchoring elements 7, 8, a prestressing bending moment M is generated in the bending beam 1 over the length χ of the bending beam 1
aus Fig.2 ersichtlichen veränderlichen Verlauf aufweist from Figure 2 evident variable course
Wenn an dem in der Druckzone derart vorgespannten Biegeträger 1 nun die Belastung Q angreift so wird innerhalb des Vorspannungsbereiches zunächst die in If the load Q now acts on the bending beam 1 pretensioned in this way in the pressure zone, then within the pretensioning area first the in
den Vorspannelementen 9 herrschende Zugspannung verringert d. h. der Biegeträger 1 erfährt innerhalb des Vorspannungsbereiches nur eine geringe zusätzliche, von der Belastung Q hervorgerufene Durchbiegung. Die Größe dieser zusätzlichen Durchbiegung und damit auch die in dem Belastungsbereich vorhandene Biegesteifigkeit des Biegeträgers 1 können durch entsprechende Bemessungen der von den Vorspannelementen 9 aufgebrachten Vorspannung in dem Druckbereich 6 wahlweise eingestellt werden. Da sich bei einerThe tensile stress prevailing in the prestressing elements 9 is reduced, ie the bending beam 1 experiences only a slight additional deflection caused by the load Q within the prestressing area. The size of this additional deflection and thus also the flexural rigidity of the bending beam 1 present in the load area can be optionally set by appropriate measurements of the prestress applied by the prestressing elements 9 in the pressure area 6. Since a
Änderung der Größe der Belastung Q von Null bis Q max. die Durchbiegung des Biegeträgers somit nur in einem verhältnismäßig kleinen Rahmen ändert, sind auch die in dem Biegeträger 1 bei Schwankungen der äußeren Belastung Q innerhalb des Vorspannungsberei-Change in the magnitude of the load Q from zero to Q max. The deflection of the bending beam thus only changes within a relatively small range, are also those in the bending beam 1 with fluctuations in the external load Q within the prestressing range.
ches auftretenden dynamischen Spannungsspitzen klein, was bedeutet, daß der Biegeträger 1 wirtschaftlich hergestellt werden kann, weil der sonst zur Aufnahme großer, von Lastschwankungen herrührender dynamischer Spannungsschwankungen erforderliche großeChes occurring dynamic stress peaks are small, which means that the bending beam 1 can be produced economically because the large dynamic stress fluctuations otherwise required to accommodate large dynamic stress fluctuations resulting from load fluctuations
so Materialaufwand entfälltso there is no need for material
Bei Anwendungsfällen, bei denen die von der Vorspannung herrüfirende, in F i g. 1 übertrieben dargestellte Krümmung des Biegeträgers 1 unerwünscht ist, kann die Anordnung auch derart getroffen sein, wie dies in F i g. 3,4 veranschaulicht ist:In applications in which the preload originating in FIG. 1 exaggerated Curvature of the bending beam 1 is undesirable, the arrangement can also be made like this in Fig. 3.4 is illustrated:
Der Biegeträger 1 ist mit einer der belastungsbe-iingten Biegelinie entgegengesetzten Vorkrümmung hergestellt, so daß er die bei la in Fig.3 gestrichelt dargestellte Gestalt aufweist. Durch die von denThe bending beam 1 is one of the load-related Bending line opposite pre-curvature produced, so that it has the shape shown in dashed lines at la in FIG. By the
Vorspannelemenfon 9 erzeugte Vorspannung ist er dann, zumindest teilweise, in die gerade Gestalt zurückgeführt, in der seine Druckzöne 6 in gleicher Weise wie in F i g. 1 eine Druck-Vorspannung aufweist, deren Verlauf über die Länge des Biegeträgers 1 sich aus der Vorspann-Biegemoment-Darstellung nach F i g. 4 ergibt.Preload element 9 generated preload is he then, at least partially, returned to the straight shape in which its print zones 6 in the same Way as in Fig. 1 has a pressure bias, whose course over the length of the bending beam 1 can be seen from the prestressing bending moment representation F i g. 4 results.
Es sind auch Ausfuhrungsformen denkbar, bei denen ein über die Länge konstantes Vorspann-BiegemomentEmbodiments are also conceivable in which a prestressing bending moment that is constant over the length
mit einem über die Trägerlänge veränderlichen Vorspann-Biegemoment kombiniert oder diesem überlagert ist, was von den Bedürfnissen des einzelnen Falles abhängt und im einzelnen nicht veranschaulicht zu werden braucht.combined with or superimposed on a prestressing bending moment that is variable over the beam length, depending on the needs of the individual case depends and need not be illustrated in detail.
Auch sind Einsatzfälle möglich, bei denen sich der Vorspannungsbereich nicht über die gesamte Trägerlänge erstreckt, wie dies in den F i g. 5, 6 anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert ist:Applications are also possible in which the preload area does not extend over the entire length of the beam, as shown in FIGS. 5, 6 based on a Embodiment is explained:
Die Verankerungsstellen 7,8 der entsprechend F i g. 1 angeordneten· Verankerungselemente 9 liegen in dem Bereich innerhalb der beiden Auflagerstellen 2,3, so daß sich der.aus Fig.9 ersichtliche Verlauf des Vorspann-Biegemomentes ergibt.The anchoring points 7, 8 of the corresponding FIG. 1 arranged · anchoring elements 9 lie in the area within the two support points 2, 3, so that the course of the prestressing bending moment shown in FIG. 9 results.
Dabei braucht der Vorspannungsbereich naturgemäß ι ■> nicht symmetrisch zu den Auflagerstellen 2, 3 zu liegen, er kann auch asymmetrisch dazu angeordnet sein.The preload area naturally needs ι ■> not to lie symmetrically to the support points 2, 3, it can also be arranged asymmetrically to it.
In den Fig. 7, 8 ist ein entsprechend vorgespannter, einseitig eingespannter Biegeträger Ie veranschaulicht, an dessen freiem Ende an einer Verankerungssteiie i2 ein Vorspannelement 9b in Gestalt eines Zugankers angelenkt ist, das bei 13 ortsfest verankert ist. Auch hier ist die Druckzone 6a. die in diesem Fall unterhalb der neutralen Faser 4 verläuft, mit einer zusätzlichen Druck-Vorspannung versehen. Der Verlauf des zugehö- .'5 rigen Biege-Vorspannmomentes ist aus Fig. 11 zu ersehen.7, 8 illustrate a correspondingly prestressed, cantilevered bending beam Ie, at the free end of which a prestressing element 9b in the form of a tie rod is hinged to an anchoring part i2, which is anchored in a stationary manner at 13. Here, too, is the pressure zone 6a. which in this case runs below the neutral fiber 4, provided with an additional pressure bias. The course of the associated bending prestressing moment can be seen from FIG. 11.
Der Gedanke, einem Biegeträger in dem Druckbereich eine zusätzliche Druckspannung zu erteilen, um damit eine erhöhte Biegesteifigkeit und ein besseres jo Schwingungsverhalten zu erzielen, ist naturgemäß von der Art der Einspannung oder Auflagerung des Biegeträgers unabhängig. Er ist für beliebig aufgelagerte, bzw. eingespannte Träger anwendbar, wie dies etwa das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 9, 10 zeigt, das ss im wesentlichen aus einer Kombination der Ausführungsformen nach den F i g. 7 und 1 besteht.The idea of giving a bending beam in the pressure area an additional compressive stress in order to to achieve increased flexural rigidity and better vibration behavior is naturally of regardless of the type of restraint or support of the bending beam. It can be used for any supported or clamped girders, such as this the embodiment according to FIGS. 9, 10 shows the ss essentially from a combination of the embodiments according to FIGS. 7 and 1 consists.
Eine praktische Ausführungsform des Biegeträgers nach Fig. 1 ist schließlich in den Fig. lla, b bis 13 veranschaulicht. Der Biegeträger 1 ist dabei in Gestalt -jo eines I-Profilträgers ausgebildet, doch kommt auch, wie bereits erwähnt, grundsätzlich jede andere für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete Profilform oder Gestaltung des Trägers in Frage.A practical embodiment of the bending beam according to FIG. 1 is finally shown in FIGS illustrated. The bending beam 1 is in the form -jo of an I-profile beam, but also comes how already mentioned, basically any other profile shape suitable for the respective purpose or Design of the carrier in question.
An den Verankerungsstellen 7, 8 sind bei der Ausführungsform nach Fig. 11a auf den Biegeträger 1 jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Flanschen 14, 15 hochkant stehend aufgeschweißt, die eine durchgehende Bohrung aufweisen, in welche ein Bolzen 16 drehbar ist, der mit einer durchgehenden Querbohrung versehen ist, durch die das jeweils zugeordneteAt the anchoring points 7, 8 in the embodiment according to FIG two mutually parallel flanges 14, 15 welded on edge standing, one have through bore in which a bolt 16 is rotatable, which is provided with a through transverse bore through which the respectively associated Vorspannelement 9 in Gestalt eines Zugstabes verläuft. Die beiden Vorspannelemente 9 sind in der Mitte des Biegeträgers 1 durch zwei im Abstand parallel zueinander angeordnete Flanschen 17 miteinander verbunden, über die die Vorspannelemente 9 gleichzeitig gegen den Biegefräger 1 abgestützt sind, so daß die beiden Flanschen 17 das Druckglied 11 nach Fig. 1 bilden. Die Größe der in die Druckzone 6 des Biegeträgers 1 eingeleiteten Vorspannung kann durch auf die Enden der Vorspannelemente 9 aufgeschraubte Schraubenmuttern 18 eingestellt werden.Pretensioning element 9 runs in the form of a tension rod. The two biasing elements 9 are in the middle of the Bending beam 1 by two spaced parallel flanges 17 to each other connected, via which the prestressing elements 9 are supported against the bending beam 1 at the same time, so that the two flanges 17 form the pressure member 11 according to FIG. The size of the in the pressure zone 6 des Bending beam 1 introduced prestressing can be screwed onto the ends of the prestressing elements 9 Screw nuts 18 can be adjusted.
Bei dieser Ausführungsform (Fig. Ita) ist das Vorspannbiegemument am Trägeranfang (x = 0) nicht Null; es weist einen gewissen Anfangswerl auf. Um zu erreichen, daß dieser Anfangswert zu Null wird, kann die Ausführung nach Fig. lib getroffen werden, bei der die Vorspannelemente 9 in der Trägermittelachse enden.In this embodiment (FIG. Ita) the prestressing bending element at the beginning of the girder (x = 0) is not zero; it has a certain starting point. In order to achieve that this initial value becomes zero, the embodiment according to FIG. 1b can be made, in which the prestressing elements 9 end in the central axis of the carrier.
Um eine optimale Anpassung der Vorspannung an das jeweils erwünschte Schwingungsverhaiten des Biegeträgers 1 zu erzielen, können die Vorspannelemente 9 entweder selbst elastisch ausgebildet oder mit elastischen Gliedern versehen werden. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 12 gestrichelt angedeutet, eine Feder 19 auf jedes der Vorspannelemente 9 aufgesetzt und über die zugeordnete Mutter 18 gegen den entsprechenden Bolzen 16 abgestützt. Anstelle derartiger Druckfedern 19 können naturgemäß auch Puffer und ähnliche elastische Elemente Verwendung finden.In order to optimally adapt the preload to the desired oscillation behavior of the To achieve bending beam 1, the prestressing elements 9 can either be elastic themselves or with elastic links are provided. For this purpose, as indicated by dashed lines in FIG. 12, a Spring 19 placed on each of the biasing elements 9 and via the associated nut 18 against the corresponding bolt 16 is supported. Instead of compression springs 19 of this type, buffers can of course also be used and similar elastic elements are used.
Die Wirksamkeit der in der Druckzone 6 aufgebrachten Druck-Vorspannung läßt sich anhand eines Versuches zeigen:The effectiveness of the pressure pre-tension applied in the pressure zone 6 can be shown by means of an experiment:
An einem Modell-Biegeträger in Gestalt eines Rechteck-Kastenträgers mit einem Querschnitt von 30 · 50 mm und einer Wanddicke von 2 mm sowie einer Länge von 4 m wurde bei zweiseitiger Auflagerung entsprechend Fig. 1 eine mittige äußere Belastung Q von 300 N angebracht. A central external load Q of 300 N was applied to a model bending girder in the form of a rectangular box girder with a cross section of 30 x 50 mm and a wall thickness of 2 mm and a length of 4 m with two-sided support as shown in FIG.
Ohne Vorspannung ergab sich eine maximale Durchbiegung von/= 11,4 mmWithout pre-tensioning, there was a maximum deflection of / = 11.4 mm
mit Vorspannung betrug die maximale lastbedingte Durchbiegung 0,4 mm, d. h. 0,4 mm über die durch die Vorspannung erzeugte Durchbiegung hinaus.with preload the maximum load-related deflection was 0.4 mm, i.e. H. 0.4mm across through the Bias generated deflection.
Da beispielsweise bei Kranträgern die äußere Last mit der Bewegung der Laufkatze wandert und sich damit das äußere Biegemoment ändert, kann es hier zweckmäßig sein, auch das Vorspann-Biegemoment in Abhängigkeit von dem lastabhängigen Biegemoment zu verändern, was etwa durch entsprechende Steuerung der von den Vorspannelementen übertragenen Kräfte geschehen kann.Since, for example, with crane girders, the external load moves with the movement of the trolley so that the external bending moment changes, it can be useful here to also change the prestressing bending moment in To change depending on the load-dependent bending moment, what about by appropriate control the forces transmitted by the prestressing elements can happen.
Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings
Claims (8)
Biegelinie (4) entgegengesetzte Vorkrümmung auf- Γη der deutschen Patentanmeldung D 9 804 V/37b ist weist und durch die Vorspannung zumindest eine Vorrichtung zum Vorspannen von Stahlträgern teilweise in die gerade Gestalt zurückgeführt ist beschrieben, um bei einem Verbundträger, bestehend2. Bending beam according to claim 1, characterized marked 15 drawing the necessary bending moments generating that it is not usable for crane girders one of the load-related tensioning points.
Bending line (4) opposite pre-curvature is described in German patent application D 9 804 V / 37b and at least one device for prestressing steel girders is partially returned to the straight shape through the prestressing
wesentlichen starren Vorspannelemente (9) elasti- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen sehe Glieder {19) enthalten. Biegeträger der bezeichneten Art so weiterzubilden,5. Bending beam according to one of claims 1 to 4, improve the behavior of the steel beam because it is characterized in that it counteracts the pretensioning forces of the external load
essential rigid biasing elements (9) elasti- The object of the invention is therefore to see a link { 19) contain. To further develop bending beams of the specified type,
Vorspannelemente (9) bzw. der fl elastischer GHe- 35 Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße der (19) auf ein vorbestimmies, zu erzielendes Biegeträger durch die Merkmale im Hauptanspruch Schwingungsverhalten des Biegeträgers (1) abge- gekennzeichnet6. Bending beam according to claim 4 or 5, characterized in that, with good material utilization, its vibration is characterized in that the effective elasticity and deflection behavior is improved.
Prestressing elements (9) or the elastic GHe 35. To achieve this object, the inventive der (19) on a predetermined bending beam to be achieved is characterized by the features in the main claim vibration behavior of the bending beam (1)
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Cited By (2)
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