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Vorgespannter Träger
Die Erfindung bezieht sich auf einen vorgespannten Träger mit mindestens zwei in Längsrichtung auf- einanderfolgendenBalken, deren aneinanderstossende Enden auf einer gemeinsamenStiltze ruhen, und deren Stossstelle durch einen sich von derselben aus nach beiden Seiten ein Stück weit in Richtung der Trägerlängsachse erstreckenden, biegestetfen Verbindungsträger überbrückt ist.
Die Erfindung ist zur Anwendung auf Träger jeder Art, vorzugsweise jedoch im Stahlbau, bestimmt.
Bei den meisten bisher bekannten Stahlträgern benutzt man Spannglieder aus Stahl mit hoher Zugfestigkeit, meist Drähte oder Rundeisen, die man ausserhalb derTrägheitsachse des Trägers in der Zugzone verlaufen lässt und an den Trägerenden verankert, nachdem man sie mit der durch Rechnung bestimmten Vorspannung unter Zug gesetzt hat. Auf diese Weise wird in den Träger ein Biegemoment eingeleitet. welches dem im Betrieb auftretenden Belastungsmaximum entgegenwirkt, wodurch die ganze Trägerkonstruktion so entlastet werden soll, dass der ganze Träger leichter gestaltet werden kann. Dieser Vorteil wird jedoch durch eine Erhöhung der Spannungen in der Druckzone zum grossen Teil wieder aufgehoben.
Eswurde auch schon vorgeschlagen. ein- oder mehrfeldrige Träger dadurch vorzuspannen. dass sie über die Endlager auskragende Enden aufweisen, auf welche nach unten gerichtete Zugkräfte wirken. z. B. durch in den Tragwerken eingebundene Zuganker. Zur Aufnahme der so erzeugten Einspannmomente muss man aber die Tragwerke selbst biegesteif ausbilden, was bei grossen Bauhöhen, etwa bei Kranbahnen tragenden Pfeilern, beträchtliche Kosten verursachen und den an den Trägern erreichbaren Gewinn mehr als aufheben kann.
Im Gegensatz zu den bekannten vorgespanntenTrägem, bei welchen die Spannglieder längs des Trägers verlaufen oder Einspannmomente auf die Aussenenden des Trägers ausgeübt werden, bezweckt die Erfindung, bei mehrfeldrigen Trägern in aie auf einer Zwischenstütze aneinanderstossenden Enden der die Trägerabschnitte bildenden Balken, deren Stossstelle durch einen biegungssteifen Verbindungsträger überbrückt ist, Vorspannmomente einzuleiten, ohne dass die Balken zusätzlich zu den Biegespannungen auf Zug und Druck und ohne dass die Stützen durch die Reaktionen der Einspannmomente belastet werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedes dieser aneinanderstossenden Balkenenden entgegengesetzt gleichgrosse Vorpannungs-Biegemomente durch in der Trägerlängsrichtung in an sich bekannter Weise zueinander versetzte, Querkräfte ausübende Mittel eingeleitet sind, indem die zwei Balkenenden durch die die Querkräfte ausübendenmittel an den Verbindungsträger angeschlossen sind. Der Verbindungsträger wird dabei gleichfalls vorgespannt und überträgt das Vorspannmoment von einen Balkenende auf das andere, ohne dass die Stütze, auf der die Balkenenden aneinanderstossen, durch ein Biegemoment beansprucht wird.
Deshalb können die Balkenenden oder kann der Verbindungsträger, falls er unterhalb der Balkenenden angeordnet ist, gelenkig auf der Stütze gelagert werden. Die Stütze kann als Pendelstütze ausgebildet sein, wenn die auf den Träger einwirkenden Horizontalkräfte von einem ändern Lager aufgefangen werden.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.
In der Zeichnung zeigen in schematischer Längsansicht : Fig. l einen Ausschnitt eines erfindungsgemässen Trägers, der drei Balken aufweist, die an den Stossstellen auf zwei Stützen gelagert sind, und als Varianten des Trägers, Fig. 2 zwei Balken, deren be nach - barte Enden über einen Zwischenträger auf einer Stütze gelagert sind, Fig. 3 zwei Balken, deren Enden durch Zwischenträger verbunden sind, welche vertikale Zug- und Druckkräfte auf den Oberflansch der Balken ausüben, und Fig. 4 zwei Balken, deren Enden durch Zwischenträger verbunden sind, welche quer zur
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Trägerachse Druckkräfte auf den Ober- und den Unterflansch der Balken ausübt.
Sich entsprechende Teile sind in allen Figuren der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt zwei Stützen 1 und drei in der Längsrichtung aufeinanderfolgende Balken 2. die oberhalb der Stützen 1 stumpf aneinanderstossen. Die Balken 2 ruhen über Nocken 3, welche im Abstand a von den Balkenstirnflächen angebracht sind, auf den Stützen 1, so dass die Auskragungsendel1 4 der Balken praktisch um diese Strecke a über die Auflagerstelle 3 vorragen. In der Trägerlängsrichtung gegenüber den Nocken 3 versetzt, nämlich möglichst nahe bei den Balkenstirnflächen, greifen an jedem Auskragungsende 4 Zugelemente 5, vorzugsweise Schrauben aus hochwertigem Stahl, an und schliessen zusammen mit den Nocken 3 die Auskragungsenden 4 der Balken an die Stützen 1 an.
Beim Anziehen der Schrauben 5 entstehen auf die Balken 2 quer zur Trägerachse nach unten gerichtete Zugkräfte und als'Reaktion dazu von den Nocken 3 nach oben gerichtete Druckkräfte, Diese Kräftepaar ergeben einerseits je ein Vorspannmoment an jedem Auskragungsende der Balken 2 und anderseits je ein gleich grosses, entgegengesetzt gerichtetes Vorspannmoment am zugeordneten Kopfteil der Stütze 1, die hier als Verbindungsglied zwischen den Balken 2 und zur Übertragung des Vorspannmomentes vom einen Balkenende auf das andere dient.
Bei symmetrischer Ausbildung der Balkenenden relativ zur Stützenachse und beim Anziehen der Zugorgane 5 links und rechts derStützenachse werden die in diebeidenBalkenenden eingeleiteten Vorspannmomente gleich gross und entgegengesetzt gerichtet, so dass der Schaft der Stütze 1 kein von der Vorspannung herrührendes Biegemoment auf deren Fundament überträgt. Die Querkräfte und ihre Abstände, welche zusammen den Betrag der Vorspannmoment bestimmen, bemisst man nach Schub-und Biegefestigkeit der Balkenenden so, dass sie dem durch das Eigengewicht und die Betriebsbelastungen verursachten Maximum des Biegemoments entgegenwirken.
Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 das Kapitell des Stütze l selbst als Verbindungsträger dient, sind bei den folgenden Beispielen besonders Zwischstiträge : in dieser Funktion vorhanden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die aufeinanderfolgenden Balken 2 durch einen Zwischenträger 6 verbunden, u. zw. stützen sie sich auf die mit je einem Nocken 3 versehenen Enden dieses Zwi-
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währendZwischenträger 6 ruht seinerseits auf der Stütze l, und dieses Lager kann durch einen Nocken 7 gelenkig ausgebildet sein, um zu gewährleisten, dass vom Träger kein Biegemoment auf die Stütze 1 übertragen wird.
Beim in Fig, 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind beidseits der Stiltzenachse Zwischenträger 6 als Verbindung zwischen den oberen Flaschen 8 zweier J--Profübalken 2 angeordnet. Die Nocken 3 und die Zugorgane 5 zur Einleitung derVorspamunomente sind hier zwischen den Oberflanschen 8 und dem Zwischenträger 6 angebracht. und die Unterflansche 9 der Balken 2 stützen sich mittels eines gemeinsamen Nockens 7 gelenkig auf die Stütze 1 ab.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 ist im Unterschied zur Anordnung nach Fig. 3 an Stelle der dort verwendeten Zugorgane 5 ein Keilpaar 10 zwischen dem Zwischenträger 6 und den Unterflanschen 9 zur Erzeugung der Vorspannmomente eingefügt.
Nach der Einleitung derVorspannmomente mittels der einstellbaren Zug-und Druckorgane 5 bzw. 10 kann man diese in ihrer Lage fixieren. Sodann können die Balkenenden zusätzlich, z. B. durch Schweissung oder mittels Schrauben, miteinander verbunden werden.
Durch die dargelegten Massnahmen kann man die durch das Eigengewicht des Trägers und die Betriebsbelastung hervorgerufenenBiegungsmomente so mit dem Vorspannmoment überlagern, dans die Maxima der resultierenden Biegungsmomente beträchtlich herabgesetzt werden. Dies wird erreicht, ohne dass in den kritischen Querschnitten, wie bisher, grosse Längskräfte übertragen werden müssten. Man benötigt dabei nur Teile aus den im Stahlbau allgemein üblichen Konstruktionsmaterialien, und die dadurch eingeleiteten Vorspannmoment sind beim Einbau des Trägers genau einstellbar.
Auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 - 4 haben die Stützen 1 nur das Gewicht des aus den Balken 2 bestehenden Trägers und der Nutzlast aufzunehmen und werden nicht auf Biegung bean- spricht. Bei allen Beispielen erhält man mit bescheidenem Materialaufwand statisch klare Konstruktionen, die auf einfache Weise die genaue Dosierung des Vorspannmomentes ermöglichen, und die Verbindung der Träger kommt eher billiger als mit gewöhnlichen Laschen zu stehen.
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