DD267760A1 - Druckstab - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckstab, insbesondere als Befestigungskonstruktion fuer die technische Gebaeudeausruestung im Bauwesen. Ziel der Erfindung ist es, einen Druckstab zu schaffen, der sich kostenguenstig herstellen laesst, durch einen formgebungs-energiearmen Herstellungsprozess gekennzeichnet ist und zu vergleichbaren Staeben eine mehrfach hoehere Knicklast aufweist. Der Druckstab soll nahezu gleichgrosse Knicklasten in allen Richtungen ertragen koennen und ein Mehrfaches der Knicklast eines vergleichbaren bekannten Stabes aufnehmen. Erfindungsgemaess weist der Druckstab in den drei inneren Viertelpunkten der Druckstablaengsachse diskrete Bereiche auf, in denen die Haupttraegheitsachsen durch Verdrehung oder durch Zusammensetzen aus vier geraden Bereichen vorzugsweise um 90 um die Druckstablaengsachse geschwenkt sind, so dass die adaequaten Haupttraegheitsachsen an den Enden des jeweiligen diskreten Bereiches einen Winkel von 90 einschliessen und die verbleibenden geraden Bereiche flaechengleiche Querschnitte aufweisen. Fig. 1

Description

"Durch die Anwendung einfacher Rechteckprofile, die in Vergleich zu ihrem Umfang in einer Richtung dünn sind, können diese Stäbe aus ebenen Blechen mit geringstem Aufwand durch Stanzen oder Schneiden hergestellt werden oder auch im Kalt· oder Warmformungsprozeß mit geringster Formgobungsenergio und einfachen Walzwerken profiliert werden. Druckbelastete diagonule Füllstöbe des Fochwerkes nach UK Patent Applikation GB 2052600 A, die aus ebenen Blechen bestehen, ertragen in Richtung der kleinen Querschnittsselten im Vergleich zur großen Achse nur sehr kleino Knicklasten. Wie bekannt, kommen hauptsächlich Profile bei Druckstäben zur Anwendung, die ihre Querschnittsform und Lage des Querschnittes zur Stablängsachse nicht ändern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Druckstab zu schäften, der sich kostengünstig herstellen läßt, durch einen formgebungsenergienrmon Herstollungsprozeß gekennzeichnet ist und zu vergleichbaren Stäben eine mehrfach höhere Knicklast aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckstab zu entwickeln, der nahezu gleichgroße Knicklasten in allen Richtungen ertragen und ein Mehrfaches der Knicklast eines vergleichbaren Stabes aufnehmen kann, der jeweils in einzelnen Querschnitten je eine bevorzugte knickstoife- und knickschwache Achse besitzt, deren Richtungen sich über die gesamte Stablängsachse nicht ändern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Druckstab in den drei inneren Viertelpunkten der Druckstablängsachse diskrete Bereiche aufweist, in denen die Hauptträgheitsachsen vorzugsweise um 90° um die Drucksuolängsachse geschwenkt sind und die adäquaten Hauptquerschnittsachsen an den ünden des jeweiligen diskreten Bereiches vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen. Druckstäbe, die vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und im Vergleich zu ihrem Querschnittsumfang in einer Richtung dünn sind, sind in den Viertelpunktbereichen um die Druckstablängsachse vorzugsweise um 90° gedreht, wobei diese adäquaten Querschnittshauptachsen jeweils an beiden Enden des Drehbereiches einen Winkel von vorzugsweise 90° einschließen. Die Drehbarelche in den Viertelpunkten der Stablängsachse sind im Vergleich zu den verbleibenden vier geraden Bereichen des Druckstabes kurz. Die Gedrungenheit des Dreh jereiches ist von den Materialkennwerten des Druckstabes abhängig. Derartige Druckstäbe sind durch Verdrehen in den inneren Viertelpunkten im kalten oder warmen Zustand hergestellt. Darüber hinaus sind auch derartige Formgebungen durch Gießen oder Pressen möglich. Des weiteren können solche Druckstäbe aus vier geraden Bereichen mit gleichen zur Druckstablängsachse orthogonalen Querschnitten bestehen. Diese vier geraden Bereiche sind abwechselnd so angeordnet, daß die adäquaten Hauptträgheitsachsen vorzugsweise um 90° von geradem Bereich zu geradem Bereich des Druckstabsystem versetzt angeordnet sind. Die geraden Bereiche werden untereinander durch gut kraftflußleitende Verbindungselemente, die aus geeigneten Materialien bestehen und zweckentsprechend geformt sind, gefügt. Die Unterteilung des Druckstabes in vier gerade Bereiche, deren Hauptquerschnittsachsen von geradem Bereich zu geradom Bereich vorzugsweise um 90° gedreht sind, erfolgt durch Zwischenschaltung diskreter Bereiche, die c'sn gesamten Druckstab in kürzere Knicklängan, bezogen auf eine Knickrichtung, unterteilen.

Diese diskreten Bereiche wirken so, daß die geraden Bereiche des mehrfach unterteilten Druckstabes der l.agerungsart des Knickstabes „beidseitig teilweise eingespannt" nahekommt.

Durch Aufteilen des gesamten Dmckstabes in einzelne Abschnitte wird die Knicklänge verkleinert. Dabei ergibt die Summation der geraden Bereiche und diskreten Bereiche ein System, das eine mehrfach höhere Knicklast als im nicht unterteilten Druckstab erträgt.

Ausführungsheispiele

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Ansicht eines einteiligen Druckstabes Fig. 2: die Ansicht eines mehrteiligen Druckstabes Fig. 3: den Schnitt A-A nach Fig. 2

In der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Druckstab aus einem Blechstück hergestellt. Er besteht aus den geraden Bereichen 2 und den diskreten Bereichen 1, die in den Viertrlpunkten des Druckstabes angeordnet sind. Die diskreten Bereiche 1 sind gegenüber den geraden Bereichen 2 kurz und durch Verdrehen des geraden Bleches, jeweils um 90°, entstanden. Das Verdrehen in den inneren Viertelpunkten kann in kaltem oder warmem Zustand erfolgen. Derartige Formgebungen sind auch durch Gießen oder Pressen möglich.

In Fig. 2 ist eino zweite Ausführungsform des Druckstabes dargestellt. Hier bestoht der Druckstab ius vier geraden Bereichen 2 mit gleichen zur Druckstablängsachse orthogonalen Querschnitten. Diese geraden Bereiche 2 weraen abwechselnd so angeordnet, daß die adäquaten Hauptträgheitsachsen vorzugsweise um 90° von geradem Hereich 2 zu geradem Bereich 2 des Druckstabsystems versetzt angeordnet sind.

Die geraden Beroiche 2 werden untereinander durch gut kraftflußleltende Verbindungselemente. Winkeln 3 und Schrauben 4, gefügt. Die Unterteilung des Druckstabes In vier gerade Bereiche 2, deren Hauptquerschnittsachsen von geradem Bereich 2 zu geradem Bereich 2 vorzuosweise um 90° gedreht sind, erfolgt durch Zwischenschaltung diskreter Bereiche 1, die den gesamten Druckstab in kürzere Knicklängen, bezogen auf die Knickrichtung, unterteilen. Die diskreten Bereiche 1 wirken so, daß die geraden ßeroiohe 2 des mehrfach unterteilten Druckstabes der Lagerungsort des Knickstabes «beidseitig teilweise eingespannt" nahekommt. Durch Aufteilen des gesamten Druckstabes in einzelne Abschnitte wird die Knicklänge verkleinert. Dabei ergibt die Summe der geraden Bereiche 2 und diskreten Bereiche 1 ein System, das eine mehrfach höhere Knicklast als im nicht unterteilten Druckstab erträgt.

Claims (3)

1. Druckstab, der infolge der Querschnittsgeometrie wesen·. liehe Unterschiede der Hauptträgheitsmomente in seinen Querschnitten aufweht und der im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen lang ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstab vorzugsweise in den drei inneren Viertelpunkten der Druckstablängsachse diskrete Bereiche (1) aufweist, in denen die Hauptträgheitsachsen vorzugsweise um 90° um die Druckstablängsachse geschwenkt sind, die adäquaten Hauptträgheitsachsen an den Enden des jeweiligen diskreten Bereiches (1) vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen und die verbleibenden geraden Bereiche (2) flächengleiche Querschnitte aufweisen.

2. Druckstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Stück besteht und in den diskreten Bereichen (1) kontinuierliche Drehungen der Hauptträgheitsachsan aufweist.

3. Druckstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus vier geraden Bereichen (2) besteht, die gegeneinander vorzugsweise um 90° versetzt angeordnet und in den diskreten Bereichen (1) durch gut kraftflußleitende Verbindungselemente gefügt sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Druckstab, der infolge der Querschnittsgeometrie wesentliche Unterschiede der Hauptträgheitsmomente in seinen Querschnitten aufweist und der im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen lang ist, insbesondere als Befestigungskor.struktion für die technische Gebäudeausrüstung im Bauwesen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Imperfektionen jedes realen Baumaterials, in Form von Inkomogenitäten, wirken sich besonders bei Druckbelastung von schlanken Stäben stark tragkraftreduzierend aus. Druckbelastete Stäbe im stabilitätstheoretischen Bereich das „Elastischen Knickens" werden vom Grundsatz her nach den Eulerschen Belastungsfällen für Knickung dimensioniert, wobei die Schlankheit des druckbelasteten Stabes, aber auch der Elastizitätsmodul E dos Materials über die zulässige Knicklänge und damit über den erforderlichen Materialeinsatz entscheidet. Die Tragkraft Pk eines Stabes wird je nach statischem System und über einer unteren G enzschlankheit

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dem Grundsatz nach für Eulerfall 1, ein Stabende eingespannt, das andere frei beweglich nach

und für Eulerfall 2, beiderseitig gelenkig gelagerter Druckstab nach
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ermittelt.

Im Bereich des unelastischen Knickens sind die Grundlagenarbeiten Engessers, Tetmeyers und die aus Versuchen gewonnenen Erfahrungswerte für die mathematische Formulierung des Knickproblems, unter Beachtung der gewählten Sicherheitswerte, für die Druckkraftdimensionierung von Bedeutung, wobei beachtliche Unterschiede bei der Festlegung der Sicherheitszahl zwischen den verschiedenen Disziplinen des Bauwesens und des Maschinenbaues international zu verzeichnen sind Die bekannten Lösungen zur Übertragung von Druckkräften in Einzelstäben basieren auf Stäben mit entweder in axialer Richtung gleichen Querschnittsformen oder sich stetig über c ie gesamte Einzelstablänge ändernden Querschnittswerten. Tragkrafterhöhend wirken sich Vergrößerungen de/ Trägheitsradien und damit der Trägheitsmomente aus. Druckstäbe sind deshalb vorzugsweise mit nach zwei or thognnale-i Richtungen möglichst großen Trägheitsradion ausgebildet. Dies erfordert Profilgebungen in mindestens zwei Richtungen ces voizugsweise ans materialökonomischen Gründe;-, im Vergleich zum Querschnittsumfang dünn ausgebildeten Materialstranges. Dem Nachteil des in der Verformung nicht ebenen .uniteckigen Querschnittes zu begegnen, werden Fachwerktragwerke na:h UK Patent Applikation GB 2052600 A aus ebenen Blechen hergestellt. Nach diesem Patent bestehen sowohl Druckstäbe als auch Zugstäbe aus ebenen rechteckigen Querschnitten. Durch diese einfache Stabquerschnittsform werden darüber hinauf· auch Gehrungsschnitte in aen Knoten des Tragwerkes vermieden. Nach US Patent 3.447.278 werden aus dargelegten Gründen ebenfalls die Diagonalstäbe von Fachwerktragwerken aus rechteckigen im Vergleich ;um Rechteckumfang dünnen Profilen hergestellt, die jedoch zur Knicklasterhöhung eine durch Kaltverformen im knickgefährdeten Bereich gebogene Blechprofilierung erhalten.