DE1141431B

DE1141431B - Stabfoermiges Konstruktionselement, insbesondere fuer Bauzwecke

Info

Publication number: DE1141431B
Application number: DEC11670A
Authority: DE
Inventors: Hans Lindemann
Original assignee: Th Calow and Co
Current assignee: Th Calow and Co
Priority date: 1955-08-09
Filing date: 1955-08-09
Publication date: 1962-12-20

Description

Stabförmiges Konstruktionselement, insbesondere für Bauzwecke Es ist bekannt, für Konstruktionsteile, die periodischen Bewegungen oder periodischen Beanspruchungen unterworfen sind, Baustoffe zu verwenden, die eine hohe Dämpfung aufweisen. Periodische Beanspruchungen können auf Konstruktionsteile so ungünstige Rückwirkungen haben, daß beim Fehlen von Dämpfungen starke Schwingbewegungen auftreten, die einen Bruch der Konstruktionsteile zur Folge haben können. Auch treten beim Fehlen ausreichender Dämpfung häufig selbst erregte Schwingungen, wie Flattern u. dgl., auf. Ein Beispiel ist unter anderem die Zerstörung einer Brücke mit großer Spannweite infolge Flatterns, wobei die Anfachung durch über die Brücke bewegte Lasten, Windeinflüsse u. dgl. entstehen kann. Würden die Konstruktionsteile aus Bautoffen mit hoher Dämpfung hergestellt, so wäre die Gefahr der Zerstörung geringer. Im Maschinenbau bewährt sich z. B. die Verwendung von Gußeisen an Stelle von Stahl bei schwingungsempfindlichen Teilen, sofern die geringe zulässige Zugbeanspruchung von Gußeisen eine solche Verwendung nicht ausschließt, da Gußeisen gegenüber Stahl eine wesentlich höhere Baustoffdämpfung hat. Konstruktionsteile aus Stahlbeton haben hinsichtlich der Baustoffdämpfung ebenfalls ein besseres Verhalten als Stahl allein. Nachteilig ist. daß Baustoffe mit hoher Dämpfung häufig schlechte Wechselfestigkeitseigenschaften besitzen.
Bekannt ist es weiterhin, einen Mast mit einem oder mehreren Stützmasten zu umgeben, die weder mit dem Hauptmast noch miteinander verbunden sind. Der Haup-trnast schwingt mit seiner Eigenfrequenz, bis er einen Stützmast berührt und dann mit einer anderen Frequenz schwingt. Es ändert sich also sein Schwingungsverhalten, eine zusätzliche wirksame Dämpfung wird aber nicht erreicht.
Bekannt ist es auch, auf Druck beanspruchte Konstruktionselemente mit einem Rohr od. dgl. zum Verhindern des Knickens zu umgeben oder auch Rammpfähle aus konzenirischen Rohren zu bilden.
Diesen Konstruktionen liegen jedoch andere Aufgaben zugrunde als der Erfindung, bei der Flattererscheinungen in Stäben verhindert werden sollen, auch wenn ein Baustoff mit verhältnismäßig geringer Baustoffdämpfung, z. B. Stahl, benutzt wird, so daß die günstige Wechselfestigkeit ausgenutzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, jedes stabförnüge Element aus zwei oder mehr ineinander eingreifenden, insbesondere ineinander eingesteckten, sich auf ihre ganze Länge berührenden Stäben zu bilden, wobei zwei einander berührende Stäbe höchstens an einer Stelle miteinander kraftschlüssig verbunden sind. Dadurch werden über die normale Baustoffdämpfung hinaus Dämpfungen hervorgerufen. Es sollen also bei Schwingbewegungen innerhalb eines stabförmigen Konstruktionselementes Reibungskräfte oder ähnliche Kräfte auftreten, die eine Dämpfung der Schwingbewegungen zur Folge haben.
Ein einfaches Konstruktiopselernent, welches eine solche Eigenschaft besitzt, ist ein Rohr, in das ein zweites Rohr passend oder sogar mit einer gewissen Vorspannung hineingesteckt ist. Der äußere Durchmesser des inneren Rohres entspricht also etwa dem inneren Durchmesser des äußeren Rohres. Ein lotrecht aufgestellter und nicht durch Seile od. dgl. gehaltener Rohrmast, der aus solch einen Doppelrohr gebildet ist, würde nur eine stark gedämpfte Schwingbewegung ausführen können, im Vergleich zu einem normalen Stahlrohrmast, der die gleichen statischen Eigenschaften hat. Bedingung ist nur, daß die beiden ineinandergesteckten Rollre höchstens an einer Stelle miteinander verbunden sind, z. B. am Erdboden. Wenn ein solcher Mast aus einem Doppelrohr am oberen Ende des äußeren Rohres mit seiner Eigenschwingungszahl hin- und herbewegt wird, so wird von dem äußeren Rohr das innere Rohr mitbewegt. Gleichzeitig treten aber zwischen dem äußeren und inneren Rohr in Richtung der Mastachse Differenzbewegungen auf, die eine Reibung zwischen den beiden Rohren hervorrufen. Die Reibungskräfte vernichten einen Teil der Bewegungsenergie, d. h., sie verursachen eine Dämpfung. Würden die beiden Rohre mit einer solch großen Vorspannung ineinandergeschrumpft, daß eine Bewegung zwischen den beiden Rohren nicht mehr möglich ist, so verschwindet die Dämpfung, der Mast würde sich also so verhalten, als bestünde er aus einem einzigen Rohr. Bei einer Brücke aus solchen Doppeiröhrstäben mit Verbindungen. die verhindern, daß jeweils das innere Rohr, abgesehen von den Reibungskräften, Zug-, Druck- oder Torsionskräfte übertragen kann - die inneren Rohre übernehmen, von den Reibungskräften abgesehen, lediglich Biegebeanspruchungen -, so neigt eine solche Brücke nicht zum Flattern. Bei jeder Bewegung bzw.Beanspruchung der Brückenkonstruktion tritt in den Bauelementen (Doppelrohre) Reibung infolge der Differenzbewegungen zwischen den inneren und äußeren Rohrflächen auf. Diese Differenzbewegungen wirken dämpfend.
Periodische Belastungen von Brücken, deren Bauelemente dem Erfindungsgedanken entsprechen, sind ungefährlich, auch wenn sie im Takt der Eigenfrequenz der Brücke einwirken.
An Stelle von zwei Rohren können mehr ineinandergesteckt werden, um die Wirkung zu erhöhen. Es können auch Rohre aus verschiedenen Baustoffen ineinandergesteckt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Rohren od. dgl. beschränkt. In gleicher Weise können Profilstäbe als Konstruktionselemente dienen, die so ineinandergeschachtelt werden, daß bei auftretenden Beanspruchungen innerhalb der Konstruktionsteile Reibungen bzw. Dämpfungen entstehen, die den Bewegungen entgegenwirken. Als Beispiel sei ein I-Profil genannt, in dem beiderseits U-Profile eingeschachtelt sind. Zwei ineinandergelegte U-Profile wirken ebenfalls dämpfend.
Die Erfindung wird an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig.l. einen aus einem Doppelrohr gebildeten Mast, dessen ineinandergesteckte Rohrteile am Boden verschweißt sind, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Knotenpunkt eines Fachwerkes; z. B. eines Brückenträgers, mit ineinandergesteckten Rohren, wobei die äußeren Rohre mit dem Knotenstück verschweißt sind, während die inneren Rohre außer Reibkräften keine Zug-, Druck- oder Torsionsbeanspruchung übertragen können, Fig.4 einen Querschnitt durch ein 1-Profil und zwei damit in Verbindung stehende U-Profile und Fig.5 einen Querschnitt durch ein U-Profil; gebildet aus zwei ineinanderfassenden U-Profilen.
Bei dem Mast nach Fig. 1 und 2 werden zwei Rohre 1, 2 konzentrisch zueinander angeordnet und beide im Bereich des Mastfußes entweder unmittelbar miteinander oder mit dem Zwischenteil 3 je für sich durch eine Schweißnaht 4 bzw. 5 kraftschlüssig verbunden. Die Unterlage 3 wird dann gegenüber einer ; anderen Unterlage 6 beispielsweise durch Schrauben od. dgl. festgelegt. Der Innendurchmesser des Rohres 1 und der Außendurchmesser des Rohres 2 werden so gewählt, daß beide Rohre verhältnismäßig stramm ineinander angeordnet sind. Man kann dies beispielsweise durch leichtes Aufschrumpfen erreichen. Die Durchmesserdifferenz darf nicht so bemessen sein, daß ein Bewegen beider Rohre gegeneinander unmöglich ist.
Bei einem Fachwerk gemäß Fig. 3 verbindet man jeweils das eine der Rohre, zweckmäßigerweise das äußere, 7, fest mit dem Knotenstück 8, während das zweite Rohr 9 in dem Rohr 7 so angeordnet wird, daß es diesem gegenüber Bewegungen ausführen kann, wenn Schwingungen auftreten.
Sollen Profilstäbe, beispielsweise Doppel-T-Träger, nach der Erfindung gestaltet werden, so kann man gemäß Fig. 4 in den zwischen den Schenkeln 10, 11 und dem Steg 12 liegenden Räumen 13, 14 je ein U-Profil 15, 16 so anordnen, daß sich bei Biegebeanspruchungen die Außenflächen der U-Proffe gegenüber den Innenflächen des Doppel-T-Trägers bewegen, wodurch eine dämpfende Wirkung erzeugt wird.
Sollen die Schwingungen bei einem U-Profil 17 gemäß der Erfindung gedämpft werden, so kann man ein kleineres U-Profil 18 in den Hohlraum, wie oben beschrieben, einsetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Periodischen Schwingungen oder Beanspruchungen ausgesetztes stabförmiges Konstruktionselement, insbesondere für Bauzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei oder mehr ineinander eingreifenden, insbesondere ineinandergesteckten, sich auf ihrer ganzen Länge berührenden Stäben (1, 2) gebildet ist, wobei zwei einander berührende Stäbe höchstens an einer Stelle miteinander kraftschlüssig verbunden sind.
2. Konstruktionselement nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe aus Hohlkörpern, z. B. aus Rohren, bestehen.
3. Konstruktionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe im Querschnitt I- oder U-förmig sind.
4. Konstruktionselement nach einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe aus verschiedenartigen Baustoffen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 442 573, 903 440; französische Patentschrift Nr. 472 668; britische Patentschriften Nr. 270169, 690 340; USA.-Patentschrift Nr. 508 881.