DE1132701B - Welded steel girder of? -Shaped cross-section with hollow flanges - Google Patents
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Description
Geschweißter Stahlträger von I-förmigem Querschnitt mit hohlen Flanschen Walzprofile mit I-Querschnitt sind wegen ihrer im Verhältnis zur Biegesteifigkeit geringen Torsions-und Wölbsteifigkeit oft auf Biegedrillknicken und Kippen gefährdet. Es ist bekannt, daß für I-Träger die in den amtlichen Vorschriften festgelegten zulässigen Spannungen vielfach nicht ausgenutzt werden können, wenn die Kipplänge gleich der Systemlänge ist, weil die in der Stabilitätsvorschrift festgelegte Kippsicherheit dann nicht erreicht wird. Vielfach muß wegen der Einhaltung der Kippsicherheit ein wesentlich stärkeres 1-Profil gewählt werden, als die Bemessung nach zulässiger Spannung gestatten würde (vgl. »Stahl im Hochbau«, 12. Auflage, S. 491).I-shaped cross-section welded steel beam with hollow flanges Rolled profiles with I-cross section are because of their relative to the bending stiffness low torsional and warping stiffness often endangered by lateral torsional buckling and tilting. It is known that for I-beams those specified in the official regulations permissible tensions can often not be exploited if the tilting length is the same as the system length because the stability specified in the stability regulation then is not achieved. Often a must because of compliance with the tilt security A significantly stronger 1-profile can be selected than the dimensioning according to the permissible one Would allow tension (see "Stahl im Hochbau", 12th edition, p. 491).
Bekanntlich kann man die Kippsicherheit wesentlich erhöhen bei Verwendung von geschlossenen Hohlkastenträgern, die aber auf Biegung wegen ihrer zweiwandigen Bauweise meist nicht so günstig ausgenutzt werden können. Man hat deshalb I-förmige Träger mit hohlen Flanschen konstruiert derart, daß ein gleichschenkliges Winkelprofil mit der Winkelspitze auf ein Stegblech geschweißt und die beiden freien Ränder der Winkelschenkel mit einer Lamelle verbunden wurden. Dadurch entsteht als Flansch des I-förmigen Trägers ein dreieckiger Hohlkasten. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, daß der Schweißanschluß zwischen Stegblech und Winkelspitze an einer besonders seigerungsgefährdeten Stelle erfolgt, was zu Sprödbrüchen führen kann. Eine Verbesserung wurde dadurch erreicht, daß man an Stelle des Winkels zwei schräggestellte Flachstähle verwendet hat, wobei das Stegblech bis zur oberen Abdecklamelle durchgeführt wurde.It is well known that the security against tipping can be increased significantly when used of closed box girders, which are bent because of their double-walled construction Construction can usually not be used so cheaply. That's why you have I-shaped ones Beams with hollow flanges constructed in such a way that an isosceles angle profile welded with the angle tip on a web plate and the two free edges of the Angle legs were connected with a lamella. This creates a flange the I-shaped beam is a triangular box girder. It has been found to be disadvantageous in this regard found that the weld joint between the web plate and the angle tip on a particularly at risk of segregation, which can lead to brittle fractures. An improvement was achieved by using two inclined angles instead of the angle Has used flat steels, with the web plate carried through to the upper cover lamella became.
Die Erfindung besteht darin, daß die aus Gründen erhöhter Torsionssteifigkeit hohl ausgebildeten Flansche des I-förmigen Trägers jeweils nicht aus zwei oder drei Teilen, sondern je aus einem einzigen, mehrfach abgewinkelten, kaltverfestigten Bandstahl bestehen und an jeder Stelle ihres Querschnittes eine nahezu gleiche Streckgrenzenerhöhung aufweisen (Fig. 1).The invention consists in the fact that for reasons of increased torsional rigidity hollow flanges of the I-shaped beam do not consist of two or three Divide, but each from a single, multiple angled, work-hardened Strip steel exist and an almost equal increase in the yield strength at every point in their cross-section have (Fig. 1).
Wenn bisher zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit die Flansche von Vollwandträgern gegenüber dem weniger beanspruchten Steg aus hochfestem Material hergestellt werden sollten, so wurde dies nur durch in metallurgischem Sinne vergüteten, d. h. legierten Baustahl erreicht. Dagegen besteht der Träger nach der Erfindung chemisch gesehen aus ein und demselben Material. Es kann also ein und dieselbe Schmelzanalyse für Stegblech und Flansche verwendet werden. Von den drei Warmbändern zur Herstellung des Hohlflanschträgers werden zwei bei der Kaltprofilierung zu Hohlkästen derart verfestigt, daß die Streckgrenzenerhöhung für den gesamten Flansch nahezu gleich wirksam erreicht wird. Mit einer Kaltprofilierung muß nicht zwangläufig auch eine für die Bemessung verwertbare Verfestigung verbunden sein. Es sind zahlreiche Fälle bekannt, bei denen Stahlbleche oder Stahlbänder zu Profilen kaltverformt wurden, ohne daß nennenswerte oder überhaupt welche Streckgrenzenerhöhungen festgestellt werden konnten. Oder die Streckgrenzenerhöhungen waren auf den engsten Bereich der Verformungsstelle eines Profils lokalisiert, so daß sie im Sinne einer Verfestigung des Gesamtprofils nicht verwendbar waren. Vielfach wurde bisher sogar die bei einer Kaltverformung aufgetretene und mit einer Versprödung verbundene Verfestigung als nachteilig und unerwünscht angesehen. Voraussetzung für eine wirtschaftliche und den Geboten der Sicherheit Rechnung tragende Kaltverfestigung ist daher die Auswahl einer metallurgisch geeigneten Schmelzanalyse (z. B. zur Herstellung zähen Stahles mit wesentlich geringeren Beimengungen der unerwünschten Eisenbegleiter des Stahles), das Auswalzen des Bandstahles auf einer geeigneten, bekannten Bandwalzstraße, die Bänder mit hoher Bruchdehnung herzustellen ermöglicht, und die Beschränkung auf geringe Blechdicken.If so far the flanges of solid wall girders have been used to increase economic efficiency be made of high-strength material compared to the less stressed web should, this was only remunerated in a metallurgical sense, i.e. H. alloyed Structural steel achieved. In contrast, the carrier according to the invention consists chemically from one and the same material. One and the same enamel analysis can therefore be used for Web plate and flanges can be used. Of the three hot strips for production of the hollow flange beam, two become hollow boxes in this way during cold profiling solidified that the yield strength increase for the entire flange is almost the same is effectively achieved. With cold profiling, there is not necessarily also one for the design usable reinforcement must be connected. There are numerous cases known, in which steel sheets or steel strips were cold-formed into profiles, without any significant or any increase in the yield strength being determined could become. Or the yield strength increases were on the narrowest range of the Deformation point of a profile localized, so that it is in the sense of a solidification of the overall profile could not be used. In many cases it has even been the case with one Cold deformation occurred and hardening associated with embrittlement as viewed as disadvantageous and undesirable. Prerequisite for an economic and Work hardening that takes safety requirements into account is therefore the choice a metallurgically suitable melt analysis (e.g. for the production of tough steel with significantly lower admixtures of the undesirable iron companions of steel), the rolling of the steel strip on a suitable, known strip rolling train, which Manufacture tapes with high elongation at break allows, and the Restriction to thin sheet metal.
Durch die bei der Kaltprofilierung nicht zwangläufig gegebene, aber doch erreichbare, nahezu gleichmäßige Streckgrenzenerhöhung können für die Flansche des I-förmigen Hohlflanschträgers erhöhte Gebrauchsspannungen, wie sie sonst nur für legiertes Material gelten, zugelassen werden. Die wirtschaftliche Bauhöhe und Dicke des Stegbleches ergibt sich aus der Beulsicherheit und der für den unverfestigten Baustahl des nicht profilierten Stegbleches vorgeschriebenen zulässigen Spannung am Übergang des Steges zum hohlen Flansch.Not necessarily given in cold profiling, but but achievable, almost uniform increase in the yield strength can be achieved for the flanges of the I-shaped hollow flange girder increased service stresses, as otherwise only apply to alloyed material. The economic height and The thickness of the web plate results from the buckling resistance and that for the unconsolidated Structural steel of the non-profiled web plate prescribed permissible stress at the transition from the web to the hollow flange.
Bei hochstegigen Hohlflanschträgern kann das Verhältnis Stegblechhöhe zu Gesamtprofilhöhe größer sein als das Verhältnis normale zulässige Gebrauchsspannung zu infolge Kaltverfestigung erhöhter, zulässiger Gebrauchsspannung, z. B. In diesen Fällen ist die erhöhte zulässige Spannung der kaltverfestigten Hohlflansche dennoch ausnutzbar, wenn die offenen Enden der Hohlflansche schräg oder rechtwinklig zur Trägernullinie abgewinkelt werden, so daß sie noch einen Teil des Steges bilden (Fig. 2, 3). Der Anschluß läßt sich auch im letzten Fall schweißtechnisch und konstruktiv sehr gut lösen, weil die wirtschaftliche Dicke des Stegbleches größenordnungsmäßig etwa die doppelte Dicke des Flanschprofils beträgt.In the case of high-web hollow flange girders, the ratio of web plate height to total profile height can be greater than the ratio of normal permissible service stress to permissible service stress that is increased due to strain hardening, e.g. B. In these cases, the increased permissible stress of the work-hardened hollow flanges can still be used if the open ends of the hollow flanges are angled obliquely or at right angles to the carrier zero line so that they still form part of the web (Fig. 2, 3). In the latter case, too, the connection can be solved very well in terms of welding technology and construction, because the economic thickness of the web plate is roughly twice the thickness of the flange profile.
Mit nur zwei oder drei verschiedenen kaltverfestigten Hohlflanschabmessungen und entsprechenden Stegblechhöhen und -dicken läßt sich wirtschaftlich eine Serie von I-Hohlflanschträgern aufstellen, die der Normalprofilreihe durch das wesentlich geringere Gewicht und die erhöhte Kippsicherheit infolge größerer Torsions- und Wölbsteifigkeit bei gleicher Biegefestigkeit überlegen ist.With only two or three different work-hardened hollow flange dimensions and corresponding web plate heights and thicknesses, a series can be made economically set up of I-hollow flange girders, which the normal profile series by the essential lower weight and increased stability due to greater torsional and Warping stiffness is superior with the same flexural strength.
In Fällen, in denen eine noch größere Torsions-und Wölbsteifigkeit verlangt wird, als sie ein Hohlflansch-I-Profil nach der Erfindung ohnehin schon aufweist, bereitet es herstellungsmäßig keine Schwierigkeiten und walztechnische Sonderkosten, das kaltverfestigte Hohlprofil so abzuwandeln, daß auch der Steg hohl, d. h. doppelwandig ausgeführt wird, so daß die kaltverfestigte Hohlprofilreihe noch universeller verwendbar ist (Fig. 4).In cases where an even greater torsional and warping stiffness is required as they already have a hollow flange I-profile according to the invention has, it does not present any difficulties in terms of production and technical rolling Extra costs to modify the work-hardened hollow profile in such a way that the web is also hollow, d. H. is double-walled, so that the work-hardened hollow profile row is still can be used more universally (Fig. 4).
Die hohlen Flansche oder auch die mit hohlen Steg und hohlen Flanschen ausgebildeten, kaltverfestigten Doppel-I-Profile lassen sich neben ihrer statischen Funktion auch zum Befördern von Gasen oder Flüssigkeiten verwenden. So kann man z. B. bei Hohlträgern nach der Erfindung, die als Pfetten bei Hallen verwendet werden, die Warmluft der Heizung durch die hohlen Profile leiten, wobei an den weniger beanspruchten Stellen in gewissen Abständen Austrittsöffnungen für die Warmluft vorzusehen sind.The hollow flanges or those with hollow web and hollow flanges trained, work-hardened double I-profiles can be used in addition to their static Also use the function for conveying gases or liquids. So you can z. B. with hollow beams according to the invention, which are used as purlins in halls, direct the warm air of the heater through the hollow profiles, whereby the less stressed Outlet openings for the warm air are to be provided at certain intervals.
Eine noch weitere Steigerung der Tragfähigkeit bei erhöhter Wirtschaftlichkeit läßt sich durch Ausfüllen eines oder beider hohlen Flansche mit tragfähigem Beton erreichen. Gerade durch die Kombination und Verbundwirkung von kaltverfestigten Hohlquerschnitten mit Beton kann man, wie Versuche gezeigt haben, die Tragfähigkeit ganz erheblich erhöhen. Falls für Zug- und Druckbeanspruchung verschieden hohe zulässige Spannungen vorgeschrieben werden (dies ist für die Neufassung der DIN 1050 vorgesehen), kann diesem Sachverhalt besonders einfach durch verschiedene Dicke der hohlen Flansche in Zug- und Druckbereich Rechnung getragen werden (Fig. 5). Demgegenüber kann bei der I-Normalprofilreihe die günstigere höhere zulässige Zugspannung durch die Symmetrie des Profils nicht ausgenutzt werden.An even further increase in load-bearing capacity with increased profitability can be achieved by filling one or both of the hollow flanges with load-bearing concrete reach. Especially through the combination and composite effect of work-hardened As tests have shown, hollow cross-sections with concrete can improve the load-bearing capacity increase quite considerably. If the permissible values are different for tensile and compressive loads Voltages are prescribed (this is intended for the new version of DIN 1050), can make this particularly easy by varying the thickness of the hollow flanges taken into account in tension and compression (Fig. 5). In contrast, the I-normal profile series the more favorable higher permissible tensile stress due to the symmetry of the profile are not used.
Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Zeichnungen, und zwar Fig. 1 einen geschweißten Stahlträger mit mehrfach abgewinkelten, kaltverfestigten hohlen Flanschen 1, 2, deren offene Enden mit einem Stegblech 3 bei 4, 5 verschweißt sind, Fig. 2 desgleichen mit schräg und Für. 3 mit rechtwinklig zur Trägernullinie abgewinkelten und einen Teil des Steges bildenden Enden der Hohlflansche.Embodiments of the invention show the drawings, namely Fig. 1 shows a welded steel beam with multiple angled, work-hardened hollow flanges 1, 2, the open ends of which are welded to a web plate 3 at 4, 5 are, Fig. 2 the same with oblique and for. 3 with at right angles to the carrier zero line angled and part of the web forming ends of the hollow flanges.
In Fig. 2 ist der obere hohle Flansch mit Beton 6 gefüllt.In Fig. 2 the upper hollow flange is filled with concrete 6.
Fig. 4 zeigt ein Trägerprofil mit doppelwandigem Steg 3 a, 3 b, Fig. 5 ein Profil mit hohlen Flanschen, die im Zug-und Druckbereich verschiedene Dicken haben; Fig. 6 zeigt ein Profil mit einem bis an die äußere Gurtung der hohlen Flansche geführten Stegblech 3 c; Fig. 7 bis 9 zeigen Serien von Hohlprofilträgern nach der Erfindung mit drei verschiedenen Hohlflanschen, von denen jede mit z. B. vier verschiedenen Steggrößen zusammengesetzt sein kann.Fig. 4 shows a support profile with a double-walled web 3 a, 3 b, Fig. 5 a profile with hollow flanges of different thicknesses in the tension and compression area to have; Fig. 6 shows a profile with one up to the outer flanges of the hollow flanges guided web plate 3 c; Fig. 7 to 9 show series of hollow profile beams according to Invention with three different hollow flanges, each of which with z. B. four different Web sizes can be composed.
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