DD139145B1

DD139145B1 - FULLY-PLASTIC BENDING PLATE WITH THIN-WALLED CROSS-SECTION

Info

Publication number: DD139145B1
Application number: DD20840678A
Authority: DD
Inventors: Fritz Strehl; Harry Degenkolb; Erich Braeutigam; Guenter Schurz; Werner Schneider; Adolf Kuehne; Werner Bartel
Original assignee: Fritz Strehl; Harry Degenkolb; Erich Braeutigam; Guenter Schurz; Werner Schneider; Adolf Kuehne; Werner Bartel
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1981-09-30
Also published as: DD139145A1

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen vollplastizierbaren Biegetrager mit dünnwandigem Querschnitt, der sich besonders für den Einsatz bei statisch unbestimmten Stahltragwerken, vorzugsweise Rahmenkonstruktionen eignet.The invention relates to a fully plasticizable Biegetrager with thin-walled cross-section, which is particularly suitable for use in statically indeterminate steel structures, preferably frame structures.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Biegeträger sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt, so z.B. als einstegige Schweiß- oder v/alzprofile, Kastenprofile oder auch Sonderiösungen wie u.a. auch Wabenträger·Bending beams are known in various designs, such. as one-time welding or vz / alzprofile, box profiles or special solutions such as u.a. also honeycomb carrier ·

All diese bekannten Trägerprofile haben den Nachteil, daß bei Anwendung relativ dünner Stegbleche und bei einer Belastung, die eine Verdrehung des Trägerprofiles zur Folge hat, Quersteifen bzw. Rippen und Schottbleche fortlaufend in Abständen eingeschweißt v/erden müssen. Das wiederum hat einen hohen Materialverbrauch zur Folge.All these known carrier profiles have the disadvantage that when using relatively thin web plates and at a load that has a rotation of the carrier profile result, transverse stiffeners or ribs and bulkhead plates continuously welded at intervals v / ground must. This in turn results in a high material consumption.

So sind auch Kastenprofile bekannt, in deren dünnwandige Stege zur Versteifung Sicken eingearbeitet sind. Auch hier hat man versucht, wertvolles Material in Form von Beulsteifen einzusparen, indem die Anordnung von Steifen in geringerem Umfang en orderlich ist, was jedoch nicht befriedigen kann. Bekannt sind weiterhin !-Profilträger, die aus mehreren miteinander verbundenen \<,^Talzprof ilen bestehen. Dabei hat man das Profil so gebildet, daß der Ober- und ünterflansch derart mit dem Steg verbunden sind, daß bei möglichst geringem Materialaufwand eine maximale Steifheit bzw. Biegesteifigkeit des zusammengesetzten Ixofilträgers erzielbar ist. Die Gurte sind dabei über ein dreikantiges Kastenprofil verbunden, wobei der eigentliche Steg aus zwei spiegelbildlich miteinanderSo box sections are known in the thin-walled webs are incorporated for stiffening beads. Again, attempts have been made to save valuable material in the form of Beulsteifen by the arrangement of stiffeners to a lesser extent en is orderly, but this can not satisfy. -Profilträger that alzprof of several interconnected \ ^<T Also known are! Ilen exist. In this case, the profile has been formed so that the upper and ünterflansch are so connected to the web that maximum stiffness and flexural rigidity of the composite Ixofilträgers can be achieved with the lowest possible cost of materials. The straps are connected via a triangular box section, the actual bridge of two mirror images of each other

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verbundenen Profilen besteht. In diese dünnwandigen Profile kann u.a. auch gezielt eine Streckung und Verfestigung eingebracht werden. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht in der starken Begrenzung der Profilgrößen. Desweiteren ist für die Fertigung eine spezielle aufwendige Technologie erforderlich, wodurch der Fertigungsaufwand erheblich erhöht wird«connected profiles. In these thin-walled profiles u.a. also deliberately a stretching and solidification are introduced. The main disadvantage of these known solutions is the strong limitation of the profile sizes. Furthermore, a special, complex technology is required for the production, which considerably increases the production costs «

Weiterhin sind Biegeträger bekannt, bei denen man versucht hat, durch eine bessere Ausnutzung der Materialeigenschaften des Steges Material einzusparen. Die Stützwirkung des im elastischen Bereich beanspruchten Materials wird dadurch erhöht, daß bei, aus zwei Gurten und Steg bestehenden Biegeträgern mindestens einer der Gurte aus Material höherer Festigkeit besteht, als der Steg. Der Träger wird aber so berechnet, als wenn er insgesamt aus höherfestem Werkstoff bestünde. Dabei wird im äußeren Stegbereich nahe den Gurt die Fließspannung des v/erkstoffes überschritten. Sin Fliegen tritt jedoch nicht ein, weil der angrenzende höherfeste Gurt elastisch bleibt und das Fließen im Steg somit unterdrückt· Dieses Konstruktionsprinzip gestattet zwar eine höhere Auslastung gegenüber den sonst üblichen Ausführungen, bei denen Gurte und Steg aus Material gleicher Festigkeit bestehen, jedoch ist hierbei sehr nachteilig, daß auf Grund der Ausbildung der Gurte als Lamellen die Torsionssteifigkeit des Trägers nicht sehr hoch ist, wodurch der Einsatz für größere Belastungen, wie sie bei statisch unbestimmten Stahltragwerken z.B. Rahmenkonstruktionen auftreten können, nicht gewährleistet ist, All die vorangefüxirten Trägerarten sind also entweder im Fertigungsaufwand zu aufwendig bzw. sie genügen nicht den statischen Anforderungen bei der Aufnahme relativFurthermore, bending beams are known in which one has tried to save material through better utilization of the material properties of the web. The supporting effect of the stressed material in the elastic region is increased by the fact that at, consisting of two straps and web bending beams at least one of the straps is made of material of higher strength than the web. However, the carrier is calculated as if it were made of a higher-strength material as a whole. In this case, the yield stress of the substance is exceeded in the outer web region near the belt. However, flying does not occur because the adjoining, high-strength belt remains elastic and thus suppresses flow in the web. Although this construction principle permits a higher utilization compared to the usual designs, in which straps and web are made of material of the same strength, however, this is very disadvantageous that due to the formation of the straps as slats, the torsional stiffness of the wearer is not very high, whereby the use for larger loads, such as in statically indeterminate steel structures, for example Frame structures can occur, is not guaranteed, All the vorfüxirten carrier types are therefore either too expensive in manufacturing effort or they do not meet the static requirements when recording relatively

hoher größerer Lastenhigh larger loads

Ziel der Erfindung Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, einen Biegeträger aus dünnwandigem Querschnitt zu schaffen, der die vorangeführten Wachteile beseitigt, eine hohe Torsionssteirigkeit sowie bei hohen Belastungen eine große Formtreue aufweist und mit dem unter Ausnutzung der llaterialeigenschaften ein ökonomischer Ivlaterialeinsatz gewährleistet wird.The invention has the goal to provide a bending beam of thin-walled cross-section, which eliminates the preceding wax parts, a high Torsionssteirigkeit and at high loads has a high dimensional accuracy and with the use of llaterialeigenschaften an economic Ivlaterialeinsatz is guaranteed.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Biege träger so auszubilden, daß ein, für die Beanspruchung optimaler Querschnitt mit einer hohen Verdrehsteif igkeit entsteht, der bei gleichzeitigem Verzieht von Hippen bzw. Beulsteifen auch außermittige Lasten aufnehmen kann und dessen Konstruktion eine automatische Fertigung zuläßt.The technical object of the invention is to form a bending carrier so that one, for the load optimum cross-section with a high torsional stiffness arises, which can also absorb off-center loads with simultaneous warping of lips or Beulsteifen and its construction allows automatic production ,

Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß V-förmig kaltprofilierte Stegübergangsprofile aus Stahl normaler Festigkeit an ihrer offenen Seite mit C-fÖrnigen Gurtprofilen aus warmgewalztem Stahl höherer Festigkeit miteinander verbunden sind. Die Verbindung erfolgt dabei so, daß in den Gurtbereichen kastenförmige Hohlräume entstehen. Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Stegübergangsprofile aa der, den C -förmi^en Gurtprofilen abgewanden Seite, mit einem Stegblech aus Stahl normaler Festigkeit verbunden sind. Die Verbindung der Profile untereinander erfolgt dabei zweckmäßigerweise durch Gehweißen.According to the invention, this is achieved essentially by connecting V-shaped cold-formed web transition profiles of normal strength steel on their open side with C-shaped belt profiles of hot-rolled steel of higher strength. The connection is made so that arise in the Gurtbereichen box-shaped cavities. The invention is further distinguished by the fact that the web transition profiles aa of the side facing away from the C- shaped belt profiles are connected to a web plate of normal strength steel. The connection of the profiles with each other takes place expediently by welding.

Vorzugsweise sind zur Verbindung mit den Flanschenden der -förmigen Gurtprofile an der offenen Seite derPreferably, for connection to the flange ends of the -shaped belt profiles on the open side of

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V-förmigen Stegübergangsprofile beidseitig waagerechte Abkantungen angeordnet.V-shaped web transition profiles arranged on both sides horizontal folds.

Durch die Kombination von warmgewalztem Stahl höherer Festigkeit mit dem kaltverformten Profil aus einem Staiii niederer Festigkeit wird ein vollplastizierbarer Träger gebildet, der in der Lage ist, unvermeidliche Verdrehungen z.B. beim Auflegen von Betondachplatten ohne zusätzliche Maßnahmen aufzunehmen. Durch diese konstruktive Trägergestaltung erreicht die Spannung im Profil mit niederer Festigkeit keine Grenzwerte, wobei sich außerdem noch durch die bekannterweise vorhandene Verfestigung des kaltverformten Profiles, in diesem zusätzliche Festigkeitsreserven ergeben.The combination of higher strength hot rolled steel with the cold worked profile of a low strength sturdy body forms a fully plasticizable support capable of preventing inevitable twisting, e.g. when placing concrete roof tiles without additional measures. Due to this constructive support design, the tension in the low-strength profile does not reach any limit values, and, in addition, the hardening of the cold-formed profile, which is known to exist, results in additional strength reserves in the latter.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht weiterhin darin, daß durch die gewählte Querschnittsform des kaltverformten Profiles im Zusammenwirken mit den Abmessungen und der Profilform des v/armgewalzten C-förmigen Gurtprofiles ein beanspruchgemäß optimaler Querschnitt entsteht. Dies, ebenso die Querschnittsgestaltung des Gesamtprofiles ermöglichen den Wegfall der, zur Stabilitätssicherung und Quersciinittshaltung erforderlichen Steifen, wodurch eine wirtschaftliche Herstellung bei niedrigem Stahlverbrauch gesichert wird. Dies trägt 'wiederum dazu bei, daß eine sehr hohe automatisierteFertigung möglich ist, auch dadurch, da die, bei warmgewalzten Profilen vorhandenen Maßabweichungen durch die Form des kaltgewalzten Profiles ausgeglichen werden können. Auch ist bei der Erfindung vorteilhaft, daß das warmgewalzte Profil durch seine Profilform die Kraftkomponenten günstig aufnehmen kann und eine Weiterleitung in die Dachebene gewährleistet. Dieser vorteilhafte Kräftefluß ermöglicht den Einsatz minimaler Blechdicken vor allem auch des Stegbleches, was letztlich wiederum eine Materialeinsparung zur Folge hat.A significant advantage of the invention further consists in that an optimal cross section is obtained by the selected cross-sectional shape of the cold-formed profile in cooperation with the dimensions and the profile shape of the v / arm-rolled C- shaped Gurtprofiles. This, as well as the cross-sectional design of the overall profile allow the elimination of the stiffeners required for stability assurance and Quersciinittshaltung, whereby an economical production is ensured at low steel consumption. This in turn contributes to a very high degree of automated manufacturing, also because the dimensional deviations of hot-rolled profiles can be compensated by the shape of the cold-rolled profile. It is also advantageous in the invention that the hot-rolled profile can accommodate the force components favorable by its profile shape and ensures a transfer to the roof level. This advantageous flow of forces allows the use of minimal thicknesses especially of the web plate, which in turn ultimately has a material saving result.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

In der Zeichnung zeigt: In the drawing shows:

Fig. 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen BiegeträgersFig. 1 shows a cross section of the bending beam according to the invention

Der, aus Gurtungen und Steg gebildete Biegeträger besteht aus Gurtprofilen 1; I¹, Stegübergangsprofilen 2j 2^f und einem Steg 3· Die Gurtprofile Ij I¹ sind dabei als warmgewalzteThe bending beam formed from straps and web consists of Gurtprofilen 1; I ¹ , Stegübergangsprofilen 2j 2 ^f and a web 3 · The belt profiles Ij I ¹ are as hot rolled

IU C-Profile höherer Festigkeit ausgebildet, die somitIU C-shaped profiles of higher strength, thus formed

in den Sandfasern eine hohe Flächenkonzentration aufweisen. Die Stegübergangsprofile 2j 2¹ sowie der Steg hingegen bestehen aus profiliertem bzw. ebenen Warmband normaler Festigkeit. Das ermöglicht bei einerhave a high surface concentration in the sand fibers. The web transition profiles 2j 2 ¹ and the web, however, consist of profiled or flat hot strip normal strength. This allows for one

vollen Plastizierbarkeit den Einsatz von dünnwandigen Querschnitten.full plasticizability the use of thin-walled cross-sections.

7/ie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, sind die Stegübergangsprofile 2; 2¹ V-förmig abgebogen und mit der offenen Breitseite mit den Gurtprofilen 1; l^f mittels Schweißen kraftschlüssig miteinander verbunden. Durch diese konstruktive Ausbildung bzw. Verbindung werden in den Gurtbereichen Hohlräume 4-; 4¹ in Form von geschlossenen Kästen gebildet, durch die der Drillwiderstand bzw. die Torsionssteifigkeit und damit die Kippsicherheit des Trägers erhöht wird. Die Gurtprofile 1; I¹ sitzen mit Flanschenden 5; 5¹ auf horizontalen Abkantungen 6; б¹ der Stegübergangsprofile 2;2' und zwar so, daß die Stege der C-Profile jeweils nach außen zeigen. Das Stegblech 3 wird gemäß Fig. 1 mit den Schmalseiten der Stegübergangsprofile 2; 2' ebenfalls mittels Schweißen verbundene7 / ie, as can be seen from FIG. 1, the web transition profiles 2; 2 ¹ V-shaped bent and with the open broadside with the Gurtprofilen 1; l ^f non-positively connected by welding. Through this constructive training or compound in the belt areas cavities 4-; 4 ^{1 formed} in the form of closed boxes, through which the Drillwiderstand or the torsional stiffness and thus the stability of the support is increased. The belt profiles 1; I ¹ sit with flange ends 5; 5 ¹ on horizontal bends 6; б ^{1 of} the web transition profiles 2; 2 'in such a way that the webs of the C profiles each point outwards. The web plate 3 is shown in Figure 1 with the narrow sides of the web transition profiles 2; 2 'also connected by welding

Die gewählte Profilierung der dünnwandigen Stegübergangsorofile H; 2' und deren Verbindung mit den Gurt— profilen 1; 1' gestattet eine volle Plastizierbarkeit des Trägers.-The selected profiling of the thin-walled web transition gate H; 2 'and their connection with the belt profiles 1; 1 'allows full plasticizability of the carrier.

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Resultierend daraus Kann der Steg 3 durch die sich ergebende geringere Höhe bei ebenfalls voller Plastizierbarkeit dünnwandig ausgeführt werden. Durch die sich ergebende verminderte Stegblechhöhe ist ein Ausbeulen des Steges 3 nicht mehr möglich, so daß aufwendige Beulsteifen entfallen können.As a result of this, the web 3 can be made thin-walled by the resulting lower height with likewise full plasticizability. Due to the resulting reduced web plate height buckling of the web 3 is no longer possible, so that expensive Beulsteifen can be omitted.

Claims

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claim

Fully plasticable bending beam with thin-walled cross section, in particular for statically indeterminate structures, preferably frame constructions, characterized in that V-shaped cold-profiled web transition profiles (2; 2 ¹ ) of normal strength, which have horizontal bends (6, 6 ') on the open side and at the vertex flattened on the one hand with hot-rolled C-shaped belt profiles (1, 1 ') of higher strength, forming box-shaped cavities (4, 4 *), on the other hand, on the, the Gurtprofilen (1, 1'} opposite sides with a web plate 3 normal strength, for example are connected by welding.

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