Kranbrückenträger in Verbundbauweise Die Erfindung bezieht sich auf
einen Kranbrückenträger in Verbundbauweise, bestehend aus Werkstoffen mit unterschiedlichem
Elastizitätsmodul, wobei auf dem aus Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls bestehenden
Trägerhauptteil am Obergurt und/oder Untergurt Verstärkungsprofile aus Werkstoff
höheren Elastizitätsmoduls, insbesondere Laufschienen, mittragend befestigt sind.Crane bridge girders in composite construction The invention relates to
a crane bridge girder in composite construction, consisting of materials with different
Modulus of elasticity, with the material made of a low modulus of elasticity
Main beam part on the upper chord and / or lower chord, reinforcing profiles made of material
higher modulus of elasticity, in particular running rails, are attached in a load-bearing manner.
Es ist bekannt, zur Erzielung eines möglichst geringen Gewichtes den
Kranbrückenträger aus hochfesten Aluminiumlegierungen zu erstellen, wobei die Verbindung
der einzelnen Bauelemente durch Nietung, Schweißung oder Klebung erfolgt. Da derartige
Aluminiumlegierungen gleiche oder annähernd gleiche Festigkeitseigenschaften wie
übliche Baustähle aufweisen, aber einen erheblich kleineren Elastizitätsmodul besitzen,
der nur etwa ein Drittel des Elastizitätsmoduls des Stahls beträgt, wäre theoretisch
eine fast gleiche Dimensionierung wie bei einem Stahlträger möglich, praktisch wäre
eine solche Lösung aber infolge der ungefähr dreimal so großen Durchbiegung zur
Unbrauchbarkeit verurteilt. Es ist daher häufig ein Kompromiß geschlossen worden,
indem die Bauhöhen und die Wandstärken derart vergrößert worden sind, daß die Durchbiegung
in gleicher Größe wie bei einem Kranträger aus Stahl bleibt. Dann wird aber die
Bauweise unwirtschaftlich, da der geringere Gewichtsgewinn mit den höheren Materialkosten
des Aluminiums nicht mehr in Einklang gebracht werden kann.It is known to achieve the lowest possible weight
Create crane bridge girders from high-strength aluminum alloys, with the connection
of the individual components is carried out by riveting, welding or gluing. Since such
Aluminum alloys have the same or approximately the same strength properties as
have common structural steels, but have a significantly lower modulus of elasticity,
which is only about a third of the modulus of elasticity of steel, would be theoretical
almost the same dimensioning as with a steel beam would be possible, would be practical
but such a solution due to the approximately three times as large deflection to the
Condemned uselessness. A compromise has therefore often been reached
by increasing the overall heights and the wall thicknesses in such a way that the deflection
remains in the same size as a steel crane girder. But then the
Uneconomical construction because the lower weight gain with the higher material costs
of aluminum can no longer be reconciled.
Es ist ferner in der eingangs angegebenen Weise bekannt, diese nachteilige
Auswirkung des kleineren Elastizitätsmoduls des Aluminiums dadurch abzuschwächen,
daß eine Gemischbauweise angewendet wird, z. B. durch zweckmäßige Kombination von
Aluminium und Stahl, indem Verstärkungsprofile aus Stahl am Obergurt und/oder Untergurt
eines aus Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls, in der Regel aus einer Aluminiumlegierung
bestehenden Trägerhauptteils, mittragend befestigt werden. Als natürliche Verstärkung
des Obergurts bieten sich dabei die Kranlaufschienen an. In entsprechender Weise
kann auch der Untergurt durch Profile aus Stahl verstärkt werden. Auch Verstärkungen
aus Stahl an allen vier Ecken einer Kranträgerbrücke aus Aluminium in Kastenbauweise
sind bekannt. In allen bekannten Fällen dieser Gemischbauweise ist die Verbindung
der Verstärkungsprofile mit dem eigentlichen Kranträger aus Aluminium stetig, d.
h. über die ganze Länge, in gleicher Weise durch Nietung oder Verschraubung durchgeführt.
Dadurch treten gemäß dem Hookschen Gesetz gleiche Dehnungen an den Berührungsstellen
der beiden Werkstoffe verschiedenen Elastizitätsmoduls auf. Dabei entstehen dann
in jedem Werkstoff Spannungen, die proportional seinem Elastizitätsmodul sind, d.
h., das Verhältnis der Spannungen der beiden verschiedenen Werkstoffe ist gleich
dem Verhältnis ihrer Elastizitätsmodule. Wählt man nun beispielsweise für das Verstärkungsprofil
den Werkstoff Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 210 kg/mm2 und als Werkstoff
für den eigentlichen Kranbrückenträger eine Aluminium-Walzlegierung mit einem Elastizitätsmodul
von 70 kg/mm2, so ergibt sich an der Verbindungslinie der beiden Materialien ein
Verhältnis der Spannung im Aluminium zur Spannung im Stahl von 1: 3. Daraus ergibt
sich, daß selbst bei Verwendung eines hochwertigen Baustahls, wie z. B. St 52 mit
einer Bruchfestigkeit von 52 kg/mm2 und einer Streckgrenze von 36 kg/mm2, gepaart
mit einer gut schweißbaren Aluminiumlegierung, wie z. B. AlZnMg 1 F 36 mit einer
Bruchfestigkeit von 36 kg/mm2 und einer Streckgrenze von 28 kg/mm2, die relativ
hohe Festigkeit der Aluminiumlegierung auf diese Weise nur etwa zur Hälfte ausgenutzt
werden kann.It is also known in the manner indicated at the outset, this disadvantageous
Attenuating the effect of the smaller elastic modulus of aluminum by
that a mixture construction is used, for. B. by appropriate combination of
Aluminum and steel by adding steel reinforcement profiles to the upper chord and / or lower chord
a material made of a low modulus of elasticity, usually made of an aluminum alloy
existing girder main part, to be fastened in a load-bearing manner. As a natural reinforcement
The crane rails are ideal for the top chord. In a corresponding way
the lower chord can also be reinforced with steel profiles. Reinforcements too
made of steel at all four corners of an aluminum crane girder bridge in box construction
are known. In all known cases of this mixed construction, the connection is
the reinforcement profiles with the actual crane girder made of aluminum continuously, d.
H. Over the entire length, carried out in the same way by riveting or screwing.
As a result, according to Hook's law, the same strains occur at the points of contact
of the two materials have different modulus of elasticity. This then creates
in every material stresses that are proportional to its modulus of elasticity, d.
that is, the ratio of the stresses of the two different materials is the same
the ratio of their modulus of elasticity. If you now choose, for example, for the reinforcement profile
the material steel with a modulus of elasticity of 210 kg / mm2 and as a material
a rolled aluminum alloy with a modulus of elasticity for the actual crane bridge girder
of 70 kg / mm2, there is a line connecting the two materials
Ratio of tension in aluminum to tension in steel of 1: 3
that even when using a high quality structural steel such. B. St 52 with
a breaking strength of 52 kg / mm2 and a yield point of 36 kg / mm2
with an easily weldable aluminum alloy, such as B. AlZnMg 1 F 36 with a
Breaking strength of 36 kg / mm2 and a yield strength of 28 kg / mm2, which is relative
The high strength of the aluminum alloy is only about half used in this way
can be.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kranbrückenträger
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem im Gegensatz zu den geschilderten
bekannten Lösungen eine bessere Ausnutzung der zulässigen Festigkeit des aus Werkstoff
niederen Elastizitätsmoduls bestehenden Trägerhauptteils zu erreichen. Diese Aufgabe
wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Befestigung jedes Verstärkungsprofils
in an sich bekannter Weise ausgebildet ist als eine unverrückbare Festlegung nur
der Enden des Verstärkungsprofils, das zwischen den Enden durch seitliche Führungsstücke
gegen Abheben und seitliches Verschieben gegenüber dem Trägerhauptteil gesichert
ist. Durch die unverrückbare Festlegung nur der Enden des Verstärkungsprofils wird
erreicht, daß die Dehnung des Ober- bzw. Untergurts des Trägerhauptteils
genauso
groß ist wie die Dehnung des Verstärkungsprofils, gemessen über die.'gesamte Länge
des Kranbrückenträgers. Da bei dem maßgebenden Belastungsfall, nämlich der auf der
Mitte des Kranbrückenträgers befindlichen Wanderlast, eine dreieckförmige Momentenfläche
vom äußeren Auflager bis zur Mitte des Kranbrückenträgers entsteht; das mittlere
Moment und damit auch .die mittlere Spannung nur etwa halb so groß sind wie das
Spitzenmoment und damit die Spitzenspannung in der Mitte des Kranbrückenträgers,
wird dem Verstärkungsprofil nur eine halb so große Spannung aufgezwungen wie in
dem weiter oben beschriebenen bekannten Fall der laufenden stetigen Verbindung von
Verstärkungsprofil und Trägerhauptteil. Damit wird bei dem weiter oben angegebenen
Beispiel das Verhältnis der zulässigen Spannungen im Aluminium und im Stahl gleich
2: 3. Wird das oben angegebene Beispiel des Aufbaus des Kranbrückenträgers aus den
Werkstoffen St 52 und ALZnMg 1 F 36, so ergibt sich, daß die Festigkeit der Aluminiumlegierung
nunmehr praktisch vollständig ausgenutzt werden kann, da die Festigkeit der Aluminiumlegierung
etwa zwei Drittel derjenigen des Stahls ist. Zusammengefaßt und allgemein ergibt
sich daher eine entscheidende Verbesserung der Ausnutzung der zulässigen Spannungsfestigkeit
des Trägerhauptteils aus dem Werkstoff niederen Elastizitätsmoduls.The invention is based on the object of a crane bridge girder
to create the type specified at the beginning, in contrast to those described
known solutions make better use of the permissible strength of the material
To achieve low modulus of elasticity existing carrier main part. This task
is achieved according to the invention in that the attachment of each reinforcement profile
is designed in a manner known per se as an immovable fixing only
the ends of the reinforcement profile, which between the ends by lateral guide pieces
secured against lifting and lateral shifting in relation to the carrier main part
is. Due to the immovable fixing only the ends of the reinforcement profile is
achieved that the elongation of the upper and lower chord of the main beam part
just like that
is as large as the elongation of the reinforcement profile, measured over the entire length
of the crane bridge girder. Since the decisive load case, namely the one on the
Moving load located in the middle of the crane bridge girder, a triangular moment surface
from the outer support to the center of the crane bridge girder; the middle one
Moment and thus also .the mean voltage is only about half as large as that
Peak torque and thus the peak tension in the center of the crane bridge girder,
only half the tension is imposed on the reinforcement profile as in
the known case of the ongoing continuous connection of
Reinforcement profile and main beam part. This is used in the case of the above
Example the ratio of the permissible stresses in aluminum and in steel are the same
2: 3. If the above example of the construction of the crane bridge girder is made from the
Materials St 52 and ALZnMg 1 F 36, it follows that the strength of the aluminum alloy
can now be used practically completely, since the strength of the aluminum alloy
is about two thirds that of steel. Summarized and general results
therefore a decisive improvement in the utilization of the permissible dielectric strength
of the carrier main part made of the material with a low modulus of elasticity.
Es ist an sich bei Kranbahnen bekannt, nur die Endender Laufschiene
unverrückbar festzulegen und sie auf dem übrigen Bereich gegen Abheben und seitliches
Verschieben zu sichern. Bei dieser bekannten Bauweise ist jedoch in keinem Fall
an eine Verbindung von Bauteilen aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul,
geschweige denn an eine Spannungsausnutzung gedacht.It is known per se in crane runways, only the ends of the running rail
set immovably and place them on the rest of the area against lifting and sideways
Move to secure. In this known construction, however, is in no case
to a connection of components made of materials with different modulus of elasticity,
let alone thought of a stress utilization.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Niete,
mittels derer die Enden des Verstärkungsprofils mit dem Trägerhauptteil verbunden
sind. Eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Festlegung der Enden der Verstärkungsprofile
ist gekennzeichnet durch Endklötze und Paßkeile, die zwischen die Enden des Verstärkungsprofils
und die auf dem Trägerhauptteil befestigten Endklötze spielfrei eingepaßt sind.
Ferner sind zweckmäßig in weiterer Ausbildung der Erfindung die Führungsstücke in
bekannter Weise als auf den Seiten des Verstärkungsprofils angeordnete und diese
teilweise übergreifende Anschläge ausgebildet.One embodiment of the invention is characterized by rivets,
by means of which the ends of the reinforcement profile are connected to the main beam part
are. Another embodiment of the invention for fixing the ends of the reinforcement profiles
is characterized by end blocks and fitting wedges between the ends of the reinforcement profile
and the end blocks attached to the carrier main part are fitted without play.
Furthermore, in a further embodiment of the invention, the guide pieces in
known way as arranged on the sides of the reinforcement profile and this
partially overlapping attacks formed.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 :eine Seitenansicht eines Kranbrückenträgers mit einer Laufschiene
als Verstärkungsprofil, F i g. 2 eine Schnittansicht des Brückenträgers nach F i
g. 1 zur Darstellung der Führungsstücke für die Laufschiene, F i g. 3 eine teilweise
Seitenansicht eines Kranbrückenträgers mit Laufschiene mit einer anderen Ausführungsform
der Befestigung der Enden der Laufschiene, F i g. 4 einen Kranbrückenträger mit
einer Laufschiene in Schnittansicht bei zentrisch angreifender Last, F i g. 5 eine
Schnittansicht eines Kranbrückenträgers mit Laufschiene bei exzentrisch angreifender
Last und mit einem zusätzlichen Stahlprofil am Untergurt. Die Zeichnung zeigt in
F i g. 1 einen Kranbrückenträger in Verbundbauweise, nämlich einen Trägerhauptteil
l aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung mit einer Laufschiene 2 aus Stahl
als Verstärkungsprofil. Wie die F i g. 1 zeigt, ist die Laufschiene 2 unverrückbar
mit ihren Enden auf dem Trägerhauptteil l festgelegt, nämlich zwischen zwei unverrückbare
auf dem Trägerhauptteil angeordneten Endklötzen 3 mit Paßkeilen
4 spielfrei eingepaßt. Zwischen ihren Enden ist die Laufschiene 2 durch seitlich
angeordnete Führungsstücke 7 gegen seitliches Verschieben und Abheben gegenüber
dem Trägerhauptteil 1 gesichert, dabei jedoch frei gegenüber dem Trägerhauptteil
längsverschieblich. Wie die F i g. 2 zeigt, ist die Laufschiene auf einer Isolierschicht
6 verlegt und an dem Obergurt 5 des Trägerhauptteils mit Hilfe von die Laufschiene
teilweise übergreifenden Anschlägen 7 so gehalten, daß bei freier Verschieblichkeit
der Laufschiene 2 in Längsrichtung ein Ausweichen der Laufschiene senkrecht zur
Längsrichtung verhindert wird.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows F i g. 1: a side view of a crane bridge girder with a running rail as a reinforcement profile, FIG. 2 shows a sectional view of the bridge girder according to FIG. 1 to show the guide pieces for the running rail, FIG. 3 shows a partial side view of a crane bridge girder with running rail with another embodiment of the fastening of the ends of the running rail, FIG. 4 shows a crane bridge girder with a running rail in a sectional view with the load acting centrally, FIG. 5 shows a sectional view of a crane bridge girder with a running rail with an eccentrically acting load and with an additional steel profile on the lower chord. The drawing shows in FIG. 1 a crane bridge girder in composite construction, namely a girder main part 1 made of aluminum or an aluminum alloy with a running rail 2 made of steel as a reinforcement profile. As the F i g. 1 shows, the running rail 2 is fixed immovably with its ends on the main carrier part 1, namely fitted between two immovable end blocks 3 with fitting wedges 4 arranged on the main carrier part without play. Between its ends, the running rail 2 is secured against lateral displacement and lifting off with respect to the main carrier part 1 by laterally arranged guide pieces 7, but is freely longitudinally displaceable with respect to the main carrier part. As the F i g. 2 shows, the running rail is laid on an insulating layer 6 and held on the upper chord 5 of the main beam part with the aid of stops 7 that partially overlap the running rail so that if the running rail 2 can move freely in the longitudinal direction, the running rail is prevented from deflecting perpendicular to the longitudinal direction.
F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Festlegung der Enden
der Laufschiene 2 an dem Trägerhauptteil 1, nämlich durch Niete B. Die Befestigung
der Laufschienenenden kann jedoch auch durch Schweißen oder mit Hilfe von Paßschrauben
erfolgen.F i g. 3 shows another embodiment of the definition of the ends
the running rail 2 on the carrier main part 1, namely by rivets B. The fastening
however, the running rail ends can also be welded or with the aid of fitting screws
take place.
F i g. 4 zeigt den Trägerhauptteil 1 mit der Laufschiene 2 bei einer
zentrisch angreifenden Last 9. Im Gegensatz dazu ist bei der Ausbildung des Kranbrückenträgers
gemäß F i g. 5 die Laufschiene 2 am Obergurt des Trägerhauptteils la exzentrisch
befestigt, so daß auch die Last 14 exzentrisch angreift. Wie die F i g. 5
zeigt, ist in einem solchen Fall am Untergurt des Trägerhauptteils 1 a ein zweites
Verstärkungsprofil mit höherem Elastizitätsmodul, nämlich ein zusätzliches Stahlprofil
11, z. B. ein Winkelprofil, befestigt. Dieses Stahlprofil 11 ist ebenso wie
die Laufschiene 2 an seinen Enden unverrückbar am Trägerhauptteil
1 a befestigt, zwischen seinen Enden jedoch frei längsverschieblich gesichert.F i g. 4 shows the main girder part 1 with the running rail 2 with a centrally acting load 9. In contrast to this, the construction of the crane bridge girder according to FIG. 5, the running rail 2 attached eccentrically to the upper belt of the carrier main part la, so that the load 14 also engages eccentrically. As the F i g. 5 shows, in such a case, a second reinforcement profile with a higher modulus of elasticity, namely an additional steel profile 11, e.g. B. an angle profile attached. This steel profile 11 , like the running rail 2 , is fixed immovably at its ends on the main carrier part 1 a, but is secured between its ends so that it can be freely displaced longitudinally.