DE2022864A1

DE2022864A1 - Thin-walled supports, in particular sheet metal profile supports

Info

Publication number: DE2022864A1
Application number: DE19702022864
Authority: DE
Inventors: Rudolf Winterfeld
Original assignee: INST LEICHTBAU und OEKONOMISCH
Current assignee: INST LEICHTBAU und OEKONOMISCH
Priority date: 1969-05-19
Filing date: 1970-05-11
Publication date: 1970-11-26

Description

Dünnwandige Träger, insbesondere Blechprofilträger Die Erfindung betrifft einen Träger, insbesondere einen Blechprofilträger, dessen Längsschwerachse außerhalb des Steges des Trägers liegt, die demzufolge meist einen unsymetrischen offenen Querschnitt aufweisen, z. B. U-Profilträger.Thin-walled carriers, in particular sheet-metal profile carriers The invention relates to a carrier, in particular a sheet metal profile carrier, whose longitudinal center of gravity is outside of the web of the carrier is located, which is therefore usually an asymmetrical open Have cross-section, e.g. B. U-shaped beams.

Wird bei einem derartigen Träger die Last auf die Flanschen abgesetzt, und das ist die übliche Lasteinleitung, so tritt außer seiner Durchbiegung auch eine Verdrehung des Trägers auf, die um so größer ist, je dünner das Profil des Trägers ist. Die Last wirkt auf den Träger als Querkraft ein und erzeugt im Querschnitt des Trägers einen Schubfluß. Die Summenbildung des Schubflusses über die Steghöhe ergibt eine Schubkraft, die der Querkraft in ihrer Größe gleich, jedoch ihr entgegengesetzt gerichtet ist. Die Schubkräfte in den Flanschen sind gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet. Ihre Summe wird dadurch zu Null, jedoch verbleibt ein Drehmoment, gebildet aus dem Produkt der Flanschkräfte T1 und T2 mit dem Flanschabstand a , das die Drehung verursacht.If the load is placed on the flanges of such a beam, and that is the usual load application, so besides its deflection also occurs a twist on the carrier, which is greater, the thinner the profile of the Carrier is. The load acts on the girder as a shear force and is generated in the cross section of the wearer a thrust flow. The summation of the shear flow over the web height results in a shear force that is equal in size to the transverse force, but opposite to it is directed. The thrust forces in the flanges are equal but opposite directed. Their sum becomes zero, but a torque remains from the product of the flange forces T1 and T2 with the flange distance a, which is the rotation caused.

Diesem Drehmoment wirkt das Torsionsträgheitsmoment des Trägers entgegen. Pür offene Querschnitte, ZU B. für einen U-Träger, ist Jt # 1/3 U # s3, worin Jt das Torsionsträgheitsmoment, U der Profilumfang und s die Profildicke ist. Diese geht also in der dritten Potenz ein und wird damit ausschlaggebend für des dem Drehmoment entgegenwirkende Torsionsträgheitsmoment.The torsional moment of inertia of the carrier counteracts this torque. For open cross-sections, e.g. for a U-beam, Jt # 1/3 U # s3, where Jt is the torsional moment of inertia, U is the profile circumference and s is the profile thickness. These so goes in the third power one and thus becomes decisive for the torsional moment of inertia counteracting the torque.

Um der Drehung zu begegnen, ist es (nach Winterfeld, Der Schubmittelpunkt und sein Einfluß auf die Konstruktion, in IfL-Mitteilungen 4 (1965) H. 4 S. 159/160) bekannt, den Angriffspunkt der Last so zu legen, daß in bezung auf den Steg des Profiles ein Drehmoment entsteht, das die gleiche Größe wie das Flanschschubkraftdrehmoment besitzt, aber diesem entgegengesetzt gerichtet ist.To counter the rotation, it is (according to Winterfeld, Der Schubmittelpunkt and its influence on the construction, in IfL-Mitteilungen 4 (1965) H. 4 S. 159/160) known to place the point of application of the load so that in relation to the web of the Profile creates a torque that is the same size as the flange thrust torque owns, but is directed opposite to this.

In der Statik bezeichnet man diesen Punkt mit Schubmittelpunkt; er liegt aber um das Maß XM außerhalb des Profilquerschnitts, und es bedarf zusätzlicher technologischer Maßnahmen, die Wirkungslinie der Last Q in den Schubmittelpunkt zu legen, z. B. ein Anschweißen von Lastkonsblen, Verbinden zweier Profile zu einem symetrischen u. dgl.In statics, this point is called the shear center; he but lies outside the profile cross-section by the dimension XM, and additional ones are required technological measures, the line of action of the load Q in the shear center to lay, e.g. B. welding load consoles, connecting two profiles to one symmetrical and the like

Die Erfindung bezweckt, solche zusätzliche technisch komplizierte Maßnahmen, die oft einen hohen technologischen Aufwand verbunden mit entsprechendem Raumbedarf für die Tragkonstruktion darstellen, völlig zu vermeiden.The invention aims at such additional technically complicated Measures that are often associated with a high technological effort Represent space requirements for the supporting structure, to be avoided completely.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schubmittelpunkt in oder nahe an den Schwerpunkt des Profilquerschnitts zu legen, es muß also ein Schubkraft-Drehmoment entstehen, das den Wert Null bzw. das nur einen kleinen Wert annimmt.The invention is therefore based on the object of the thrust center in or near the center of gravity of the profile cross-section, so it must be a Thrust torque arise that has the value zero or only a small value accepts.

Das wird erfindungsgemäß durch eine Trägerquerschnittsform erreicht, bei der der Steg des Trägers zwischen seinen Flanschen einwärts gebogen ist.This is achieved according to the invention by a cross-sectional shape of the carrier, at which the web of the beam is bent inward between its flanges.

Es sind zwar schon Profilstähle bekannt geworden, die die Querschnittform eines U-Profilsa mit einwärts gebogenem Steg aufweisen (Patentschriften Nr. 974 209, Kl. 37a, 2; Nr. 858 064, Kl. 63c, 37; Nr. 1 052 830, Kl. 63c, 37; Nr. 1 010 390, Kl. 63c, 43/07). Diese Profile erfüllen aber die vorstehende Forderung nicht, denn sie dienen völlig anderen Zwecken und Aufgaben.It is true that profile steels have become known that have the cross-sectional shape have a U-profile with an inwardly curved web (patent specifications No. 974 209, class 37a, 2; No. 858 064, class 63c, 37; No. 1 052 830, class 63c, 37; No. 1 010 390, class 63c, 43/07). However, these profiles do not meet the above requirement, because they serve completely different purposes and tasks.

Ein solches bekanntes Profil dient z. B. zum Einbetten in Betoh und seine Einwärtsbiegungen des Stges haben nur die Funktion des besseren Verankerns im Stampf-bzw. Gießbeton. Ein zweites solches bekanntes U-Profil umklammert mit seiner Einbuchtung im Steg ein an ihm befestigtes Teil, ea übt mit dem eingedrückten Steg also nur die Funktion einer maßlichen Halterungabegrenzung aus.Such a known profile is used, for. B. for embedding in Betoh and its inward bends in the stalk only have the function of better anchoring in the ramming or. Poured concrete. A second such well-known U-profile is also clasped its indentation in the web a part attached to it, ea exercises with the indented part So the bar only has the function of a dimensional bracket delimitation.

Gemäß der Erfindung ist die zwischen den Flanschen verlaufende Einbiegung eine Einknickung oder eine Über die ganze Höhe des Steges bzw. nur über Teile derselben verlaufende Rundung. Auch eine Kombination von Knickung und Rundung ist möglich. Die Reduzierung des Schubkraftmomentes ist nicht nur auf U-Profile beschränkt, sie kann mit gleichem Erfolg auch bei C-Profilen oder ähnlichen Querschnitten angewendet werden.According to the invention is the inflection running between the flanges a kink or over the entire height of the web or only over parts of the same running rounding. A combination of buckling and rounding is also possible. The reduction of the thrust torque is not only limited to U-profiles, they can also be used with C-profiles or similar cross-sections with the same success will.

Durch die Veränderung der Querschnittsform in einer Weise, bei der der Schubfluß so geleitet wird, daß ein zusätzliches Schubkraftdrehmoment entsteht, welches dem bereits vorhandenen Schubkraftdrehmoment, beispielsweise dem Flanschen-Schubkraftdrehmoment, entgegengesetzt ge -richtet ist, entsteht ein vermindertes Schubkraftdrehmoment für das gesamte Profil, namlich MS = (T1 + T2) # h/2 - (T3 + T4) # a worin T1, T2 die Flanschschubkräfte sind T3. T4 Schubkräfte der in der Form veränderten Querschnittsteile h die Trägerhöhe a der senkrechte Abstand eines Poles P, der im Schnittpunkt der Stegsystemlinie mit der Symetrielinie detis Profile liegend angenommen wird.By changing the cross-sectional shape in such a way that the thrust flow is directed in such a way that an additional thrust torque is created, which the already existing thrust torque, for example the flange thrust torque, is directed in the opposite direction, there is a reduced thrust torque for the entire profile, namely MS = (T1 + T2) # h / 2 - (T3 + T4) # a where T1, T2 are the flange thrust forces T3. T4 shear forces in the form changed cross-sectional parts h the beam height a the vertical distance of a pole P, which lies at the intersection of the bar system line with the symmetry line of the profile Is accepted.

Die Erzeugung eines zusatzlichen Schubkraftdrehmomentes, das zich erfindungsgemäß vorteilhaft durch Einbiegen des Steges in den Raum zwischen den Flanschen erreichen läßt, ist praktisch sehr leicht auf den üblichen Profiliermaschinen zu relaisieren, da hierfür nur ein abgsänderter Walzen@atz erforderlichist.The generation of an additional thrust torque, the zich advantageously according to the invention by bending the web into the space between the Can achieve flanges is practically very easy on the usual profiling machines to be relayed, as only a modified roller set is required for this.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 den Querschnitt eines Trägers nach der Erfindung Fig. 2 ein Querkraftschaubild des belasteten Trägers nach Fig. 1 Fig. 3 bis 7 verschiedene Querschnitte von Trägern nach der Erfindung in schematischer Darstellung.The invention is to be described in more detail below using a few exemplary embodiments explained. In the drawing, Fig. 1 shows the cross section of a carrier of the invention FIG. 2 shows a transverse force diagram of the loaded girder according to FIG. 1 3 to 7 different cross-sections of beams according to the invention in schematic form Depiction.

Der Trägerquerschnitt nach Fig. 1 zeigt zwei waagerechte Flanschen 1 und 2 und einen einwärts gebogenen Steg 3 mit den Bereichen 3a und 3b. Die Pfeile 4 deuten den Schubfluß bei Belastung des Trägers durch die Querkraft Q an. Es ist ersichtlich, daß die an den Flanschen 1 und 2 verlaufenden Schubkräfte einander entgegengesetzt verlaufen, daß sie aber ein Drehmoment erzeugen von der Größe MtFl = (T1 + T2) # h/2 worin T1; T2 die Schubkräfte, in Fig. 2 durch die Schubkraftflächen T1 und T2 dargestellt, bedeuten, während h die Entfernung von Flansch zu Flansch ist.The support cross-section according to Fig. 1 shows two horizontal flanges 1 and 2 and an inwardly curved web 3 with the areas 3a and 3b. The arrows 4 indicate the shear flow when the girder is loaded by the transverse force Q at. It can be seen that the thrust forces on the flanges 1 and 2 run opposite each other, but that they generate a torque from the Size MtFl = (T1 + T2) # h / 2 where T1; T2 the shear forces, in Fig. 2 by the shear force surfaces T1 and T2 shown mean, while h is the distance from flange to flange is.

Bei dem erfindungsgemäßen Querschnitt des Profils nach Fig. 1 verläuft der Schubfluß des Steges nicht in einer Geraden, da ja der Steg 3 zwischen den Flanschen 1; 2 einwärts gebogen ist. Es entstehen in der Schubkraftdarstellung daher die Schubkraftflächen T3 und T4. Bezogen auf den Pol P bilden die Schubkräfte der Flahsche und der Stegteile das Moment Mtges = (T1 + T2) # h/2 - (T3 + T4) # a Durch konstruktive Ausbildung kann erreicht werden, daß das Maß " a " so groß wird, daß der Wert für Mtges negativ, d. h. entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn drehend, wird.In the cross-section of the profile according to FIG. 1 according to the invention the thrust flow of the web is not in a straight line, since the web 3 is between the flanges 1; 2 is bent inwards. The thrust areas are therefore created in the shear force display T3 and T4. In relation to the pole P, the shear forces form the flange and the bridge parts the moment Mtges = (T1 + T2) # h / 2 - (T3 + T4) # a through constructive training can be achieved that the dimension "a" is so large that the value for Mtges negative, d. H. turning counterclockwise will.

Damit rückt der Schubmittelpunkt M aus seiner ursprünglichen Lage zum Schwerpunkt @ des Profils hin. Im Grenzfall decken sich beide. Verläuft die Wirkungslinie der Querkraft Q durch M, dann beträgt die Summe der Momente = Null, das Profil wird in diesem Fall durch kein Drehmoment zusatzlich beansprucht. Die Fig. 3 bis 7 zeigen weitere solche Gestaltungsmöglichkeiten des Profilquerschnitts von U- oder C-Trägern. Die Einwärtsbiegung kann also in geraden oder gekrümmten oder aus beiden zusammengesetzten Linien verlaufen.The shear center M moves out of its original position towards the focus @ of the profile. In the borderline case, both coincide. Does the Line of action of the transverse force Q through M, then the sum of the moments = zero, In this case, the profile is not additionally stressed by any torque. the 3 to 7 show further such design options for the profile cross-section from U- or C-beams. The inward bend can be straight or curved or run out of the two combined lines.

Claims

P a t e n t to s p r u c h

Thin-walled carrier, in particular sheet metal profile carrier, whose longitudinal center of gravity lies outside the carrier web, characterized in that the web (3) of the carrier is bent inward between the flanges. L e r s e i t e