DE1271350B

DE1271350B - Steel beams of different strengths

Info

Publication number: DE1271350B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Eidamshaus
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1968-06-27

Description

Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit Die Erfindung betrifft Träger aus Stahl verschiedener Festigkeit.Various Strength Steel Beams The invention relates to beams made of steel of various strengths.

Kastenträger werden gewöhnlich aus Stahlblechen durch Schweißen oder unter Zuhilfenahme von Winkeln durch Nieten gebildet. Diese Kastenträger werden vielfach als Hauptträger von Balkenbrücken benutzt, sie finden aber auch als Langträger im Waggonbau und bei anderen Konstruktionen der verschiedensten Art Verwendung. In allen Fällen macht man von der Tatsache Gebrauch, daß ein Stab mit Hohlquerschnitt eine außerordentlich hohe Knicksicherheit und eine außergewöhnliche Torsionssteifigkeit aufweist, die ein Höchstmaß der Materialausnutzung ermöglicht.Box girders are usually made from sheet steel by welding or formed by riveting with the help of angles. These box girders will be Often used as the main girder of girder bridges, but they can also be found as solebars in wagon construction and other constructions of various kinds. In all cases use is made of the fact that a rod with a hollow cross-section an extraordinarily high level of buckling resistance and exceptional torsional rigidity has, which allows a maximum of material utilization.

Die Anwendung dieses Konstruktionsprinzips verbietet sich oft, wenn Spannweiten und äußere Belastungen dem absoluten Wert nach nicht groß genug sind, als daß sie aus Blechen zusammengesetzte Querschnitte wirtschaftlich rechtfertigen könnten. Beispielsweise seien hierfür Dachpfetten genannt.The application of this construction principle is often out of the question if Spans and external loads are not large enough in absolute terms, than that they economically justify cross-sections composed of sheet metal could. For example, purlins are mentioned for this purpose.

Auch die Verwendung von Rechteckrohren führt in solchen Fällen nicht zum angestrebten Erfolg, da die Rohre mit ihren ringsum gleichen Wanddicken in den Zonen größter Biege-Normalspannungen zu wenig Querschnittsmaterial relativ zu den Stegen aufweisen. Für Pfetten werden daher allgemein Walzträger (Normalprofile mit Doppel-T-Querschnitt) oder einwandige, leichte Fachwerkträger (Gitterpfetten) benutzt. Beide Ausführungen haben den Nachteil, daß sie wenig torsionssteif sind; sie müssen meistens auf ausreichende Kippsicherheit hin bemessen werden. Damit ist die Ausnutzung ihrer Biegesteifigkeit verhindert und eine volle Materialausnutzung ausgeschlossen.The use of rectangular tubes also does not lead in such cases to the desired success, since the pipes with their all around wall thicknesses in the Zones of greatest bending normal stresses too little cross-sectional material relative to the Have webs. Rolled beams (normal profiles with Double-T cross-section) or single-walled, lightweight trusses (lattice purlins) are used. Both versions have the disadvantage that they are not very torsionally rigid; You need to are usually dimensioned to ensure that there is sufficient security against tipping over. So that is the exploitation prevented their bending stiffness and a full utilization of the material is excluded.

Des weiteren ist aber auch vorgeschlagen worden, zusammengesetzte Stahlleichtbauträger zu verwenden, bei denen für Einzelteile eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften durch Walzen, Ziehen oder Pressen erreicht ist.Furthermore, it has also been proposed to use composite To use lightweight steel construction girders, in which for individual parts an increase in the strength properties is achieved by rolling, pulling or pressing.

Eine weitere Möglichkeit für die Herstellung von Trägern unterschiedlicher Festigkeit im Steg und in den Gurten besteht darin, daß für den Steg und die Gurte unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, d. h., die höhere Festigkeit der Gurte wird durch die chemischen Zusammensetzungen bzw. durch Legierungsbestandteile erreicht, die von denen des Stegwerkstoffes abweicht. Dieser Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe für Steg und Gurte ist dann begrenzt, wenn die Einzelteile durch Schweißen miteinander verbunden werden. Man hat sich in diesen Fällen dann so geholfen, daß man Stähle vorsieht, die in ihrer chemischen Zusammensetzung, aber auch in ihrer Festigkeit, besonders in ihren Streckgrenzenwerten, nicht weit auseinander liegen.Another option for making beams of different sizes Strength in the web and in the straps is that for the web and the straps different materials are used, d. i.e. the higher strength of the belts is achieved through the chemical composition or alloy components, which differs from those of the web material. This use of different materials for bar and straps is limited if the individual parts are welded together get connected. In these cases one has helped oneself in such a way that one steels provides, which in their chemical composition, but also in their strength, especially in their yield strength values, do not lie far apart.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die den bekannten Ausführungen anhaftenden Mängel zu vermeiden und einen Träger zu schaffen, dessen Querschnitt entsprechend der Spannungsverteilung gestaltet ist.The object on which the invention is based is that to avoid deficiencies inherent in the known designs and to create a carrier, whose cross-section is designed according to the stress distribution.

Nach der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, daß zwei etwa U-förmige kaltgewalzte Bandstahlprofile zu einem Kastenträger zusammengesetzt sind, der zusätzlich als Ober- und Untergurt U-förmige Kaltprofile mit gegenüber den anderen Trägerteilen erhöhter Streckgrenze aufweist und daß die Schenkel und der Steg der Kaltprofile an den Wandungen des Kastenträgers anliegen.According to the invention it is therefore proposed that two approximately U-shaped cold-rolled steel strip profiles are assembled to form a box girder, which additionally U-shaped cold profiles as upper and lower chords with opposite the other carrier parts has increased yield strength and that the legs and the web of the cold profiles rest against the walls of the box girder.

Von dem gleichen Erfindungsgedanken wird bei einem anderen Träger Gebrauch gemacht und als Lösung vorgesehen, daß ein hutförmiges kaltgewalztes Bandstahlprofil einen flachen Obergurt, der die freien Ränder des Hutprofils umgreift und als Untergurt ein U-förmiges Kaltprofil aufweist, das mit seinen Schenkeln und seinem Steg an den Wandungen des Hutprofils anliegt, wobei der flache Obergurt und der U-förmige Untergurt eine gegenüber dem Hutprofil erhöhte Streckgrenze besitzen.The same inventive idea is used in another carrier Made use and provided as a solution that a hat-shaped cold-rolled steel strip profile a flat upper chord that wraps around the free edges of the hat profile and acts as a lower chord has a U-shaped cold profile, which with its legs and its web on the walls of the hat profile rests, with the flat top flange and the U-shaped The lower chord has a higher yield point than the hat profile.

Der Erfindungsgedanke beruht auf der Erkenntnis, daß insbesondere die höhere Maßgenauigkeit der zwischen Profilrollen hergestellten Kaltprofile aus Blech oder Bandstahl gegenüber Profilen aus flachgewalztem Stahl, die man anschließend kaltgebogen und abgekantet hat, für die Verbindung von Trägerteilen mittels Haftreibung einen überraschenden Erfolg bezüglich der Übertragung der Schubspannung zwischen Steg und Gurt ergibt. Infolge der sich zwischen Steg und Gurt ergebenden Haftreibung auf Grund der hohen Maßhaltigkeit entfallen bei der Fertigung von Kastenträgern die bisher üblichen Verbindungsarten durch Schrauben, Nieten oder durch das Legen von ununterbrochen geschweißten Längsnähten. Die Haftreibung übernimmt einen großen Teil der auftretenden Schubspannungen, so daß nur noch leichtere Verbindungen notwendig sind. Als solche leichten Verbindungen kommen in Betracht beispielsweise Punktschweißen, Heftschweißen, Kleben und in gewissem Rahmen auch das Umbördeln und Falzen.The idea of the invention is based on the knowledge that in particular the higher dimensional accuracy of the cold profiles produced between profile rolls Sheet metal or strip steel compared to profiles made of flat-rolled steel, which one then cold-bent and folded, for the connection of carrier parts by means of static friction a surprising success in terms of the transmission of shear stress between Bridge and strap results. As a result of the static friction between the web and the belt Due to the high dimensional accuracy, there are no box girders in the production the previously common types of connection by screwing, riveting or laying of continuously welded longitudinal seams. The static friction takes on a large one part the occurring shear stresses, so that only lighter connections are necessary are. Such light connections are, for example, spot welding, Tack welding, gluing and, to a certain extent, flanging and folding.

Die besonders dünnwandigen Kaltprofile für die Stege können zur Beulaussteifung gleichzeitig mit der Profilierung an sich bekannte Sicken erhalten, die sowohl parallel als auch quer und geneigt zur Trägerlängsachse verlaufen und auch zickzackförmig wie die steigenden und fallenden Diagonalen eines parallelgurtigen Fachwerkträgers angeordnet sein können. Die Zusammensetzung der Träger aus Einzelprofilen erlaubt ferner die Anordnung von Schotten im Innern des Hohlkastens an allen jenen Stellen, an denen größere Querkräfte (z. B. am Auflager) eingeleitet werden, wie das bei den bisher bekannten Hohlkastenträgern auch geschieht.The particularly thin-walled cold profiles for the webs can be used to reinforce the bulges at the same time as the profiling received beads known per se, which are both parallel as well as running transversely and inclined to the longitudinal axis of the carrier and also in a zigzag shape like the rising and falling diagonals of a parallel-chorded truss can be arranged. The composition of the carrier from individual profiles allowed also the arrangement of bulkheads inside the box girder at all those places, at which larger transverse forces (e.g. on the support) are introduced, as is the case with the previously known box girders also happens.

Eine weitere Möglichkeit der Aussteifung gegen ein Zusammendrücken des Hohlquerschnittes an den Stellen größerer Einzellasten (Querkräfte) besteht darin, daß der untere Rand des Obergurtes und der obere Rand des Untergurtprofils durch Flachstahlbleche miteinander verbunden werden, die zwischen Obergurt und Untergurt außen am Hohlquerschnitt anliegen. Diese Flachstahlbleche, die sowohl mit dem Obergurtprofil als auch mit dem Untergurtprofil verschweißt werden, dienen zugleich zur Aufnahme der Schubspannungen. Sie können zur Erhöhung ihrer eigenen Steifigkeit ebenfalls mit Sicken versehen sein.Another possibility of stiffening against compression of the hollow cross-section at the points of larger concentrated loads (transverse forces) in that the lower edge of the upper chord and the upper edge of the lower chord profile are connected to each other by flat steel sheets between the upper and lower chords on the outside of the hollow cross-section. These flat steel sheets, both with the top chord profile as well as being welded to the lower chord profile, serve at the same time for receiving the shear stresses. They can increase their own rigidity as well be provided with beads.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den einzelnen Abbildungen dargestellt, und zwar zeigen A b b. 1 bis 5 mögliche Querschnittsformen für einen Kastenträger, A b b. 6 und 7 Ausführungsformen der mit Sicken versehenen Stege in der Ansicht, A b b. 8 die Ansicht eines Kastenträgers nahe dem Auflager A mit einem aussteifenden Flachstahlblech und A b b. 9 die Ausführungsform gemäß A b b. 8 im Schnitt durch das Auflager A.Embodiments of the invention are shown schematically in the individual Illustrations shown, namely show A b b. 1 to 5 possible cross-sectional shapes for a box girder, A b b. 6 and 7 embodiments of the beaded Bars in the view, A b b. 8 the view of a box girder near the support A with a stiffening flat steel sheet and A b b. 9 shows the embodiment according to A b b. 8 in section through support A.

In den A b b. 1 bis 3 bilden jeweils zwei dünnwandige etwa U-förmige kaltgewalzte Bandstahlprofile 1 die Stege für einen Kastenträger. Sie sind entweder durch Sicken 2 oder durch ihre eigenen freien Querschnittsränder 3 ausgesteift. Zusätzlich weist der Kastenträger als Ober-.und Untergurt U-förmige Kaltprofile 4 auf, die gegenüber den anderen Trägerteilen eine erhöhte Streckgrenze besitzen, die durch die Kaltprofilierung erzielt ist.In the A b b. 1 to 3 each form two thin-walled approximately U-shaped cold-rolled steel strip profiles 1, the webs for a box girder. They are stiffened either by beads 2 or by their own free cross-sectional edges 3. In addition, the box girder has U-shaped cold profiles 4 as the upper and lower chords, which, compared to the other girder parts, have an increased yield strength, which is achieved by the cold profiling.

Die Kastenträger nach A b b. 4 und 5 zeigen ein hutförmiges kaltgewalztes Bandstahlprofil5, das einen flachen Obergurt 4', der die freien Ränder des Hutprofils umgreift, und als Untergurt ein U-förmiges Kaltprofil 4 aufweist, das mit seinen Schenkeln und seinem Steg an den Wandungen des Hutprofils anliegt.The box girders according to A b b. 4 and 5 show a hat-shaped cold-rolled steel strip profile 5, which has a flat upper chord 4 ', which surrounds the free edges of the hat profile, and a U-shaped cold profile 4 as the lower chord, which rests with its legs and its web on the walls of the hat profile.

In der A b b. 2 ist die Möglichkeit der Anordnung von Schotten 6 angedeutet. Die Ecken 7 der rechteckig gehaltenen Schottbleche 6 sind abgetrennt mit Rücksicht auf die Ausrundung der Stege und Gurtprofile.In the A b b. 2 the possibility of arranging bulkheads 6 is indicated. The corners 7 of the rectangular bulkhead plates 6 are separated with consideration on the rounding of the webs and belt profiles.

In den Ab b. 6 und 7 liegen jeweils in den Zonen größter Normalspannungen die Gurtprofile 4. Die Stege 1 sind durch Sicken 2 ausgesteift.In the ab b. 6 and 7 each lie in the zones of greatest normal stresses the belt profiles 4. The webs 1 are reinforced by beads 2.

Die A b b. 8 und 9 zeigen die Ansicht bzw. den Querschnitt eines Kastenträgers nahe dem AuflagerA. Zwischen den Gurtprofilen 4 und mit diesen durch Schweißnähte 9 verbunden sind aussteifende Flachstahlbleche 8 angeordnet, die an den Stegen 1 anliegen und mit Sicken 2 versehen sind.The A b b. 8 and 9 show the view and the cross section, respectively, of a box girder near the support A. Between the belt profiles 4 and with them through weld seams 9 connected are arranged stiffening flat steel sheets 8, which are attached to the webs 1 and are provided with beads 2.

Claims

Claims: 1. Beam made of steel of different strength, thereby characterized in that two approximately U-shaped cold-rolled steel strip profiles (1) become one Box girders are composed, which is also U-shaped as an upper and lower chord Has cold profiles (4) with a higher yield strength than the other support parts, and that the legs and the web of the cold profiles (4) on the walls of the box girder issue.

2. Beam made of steel of different strength, characterized in that that a hat-shaped cold-rolled steel strip profile (5) has a flat upper belt (4 '), which wraps around the free edges of the hat profile, and a U-shaped lower flange Has cold profile (4), which with its legs and its web on the walls of the hat profile, the flat upper chord (4 ') and the U-shaped lower chord (4) have a higher yield point than the hat profile.

3. Carrier according to claim 1 and 2, characterized in that to stiffen the hollow cross-section in the interior bulkhead (6) is arranged and / or the support webs are provided with beads (2) are.

4. Carrier according to claim 1 or 2, characterized in that between the Stiffening the edges of the upper and lower chords, with or without beads (2) Flat steel sheets (8) are welded in. Publications considered: German Patent Nos. 382,930, 449,633, 863,252; Magazine »welding and cutting«, 1957, issue 3, p. 123.