DE208317C

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Publication number: DE208317C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der Erfindungsgegenstand ist eine Rechenvorrichtung zur Ermittelung der bei einer gegebenen Belastung und Stützweite erforderlichen Abmessungen von Tragelementen, wie eisernen Trägern, Holzbalken u. dgl. Das mathematische Prinzip, das bei dem Erfindungsgegenstand angewendet wird, ist bekannt. Neu ist die besondere bauliche Ausbildung der Rechenvorrichtung.

ίο Im nachstehenden soll zunächst die Grundlage für die Konstruktion der Rechenvorrichtung selbst sowie für die Bestimmung der Maßstäbe für die bekannten Trägerberechnungsformeln

¹S al² b · h²

-^₇T- = M und M. = k · —-z.—

j druck darin, daß die Größen y_x, y₂ und y_s die Gleichung ι befriedigen.

Im übrigen aber können diese Größen variabel sein; es kann z.B. y_x eine Funktion von q (Belastung), y₂ eine Funktion von, I (Stützweite) und y₃ eine Funktion von M (Biegungsmoment) sein. Wenn nur die Bedingung 1 erfüllt ist, so liegen die drei entsprechenden Punkte in einer Geraden.

Setzt man z.B. «

: m = 0,6 η

näher beschrieben werden.

Zur Erklärung der Konstruktion der Maßstäbe für die erste Formel dienende folgendes: Trägt man in Fig. 5 auf den drei parallelen Geraden I, II und III von den in einer Geraden liegenden angenommenen Nullpunkten (0) y_x, y₂ und y₃ auf, so liegen die erhaltenen Punkte P₁, P₂ und P₃ in einer Geraden, wenn die Bedingung erfüllt ist:

m η

wofür man auch schreiben kann:

η — m m

η η

Die Tatsache, daß P₁, P₂ und P₃ in einer Geraden liegen, findet ihren analytischen Ausy₂ = 2 log I Vs = ⁵I^OgM,

so wird aus Gleichung ι die folgende Bedingung :

-~- = M (2)

d. h. also, trägt man auf die parallelen Geraden I, II und III (Fig. 5) die in einem bestimmten Abstande von m = ο,β η bzw. η voneinander abstehen, für verschiedene Werte von q, u, I die Werte y_x und y₂ auf, so liegen die auf der dritten Geraden aufgetragenen Werte von y₃ mit den zugehörigen Werten y_x und y₂, da die Bedingung der Gleichung. 1 erfüllt ist, immer in einer geraden Linie, so daß also stets zu zwei gegebenen Werten von q, I, M der dritte jederzeit ermittelt und abgelesen werden kann. Der Apparat dient außer zur Bestimmung der bestimmten Belastungen und bestimmten Stützweiten ent-

sprechenden Biegungsmomente überdies gleichzeitig auch noch dazu, für Holzbalken die einem gegebenen Biegungsmoment entsprechenden Querschnittsdimensionen zu ermitteln.
Zur Konstruktion dieser Maßstäbe (für Balken) kann man in Gleichung ι folgende Substitution machen:

m = 0,5 η

y\ = .V₈IOgA

jg Dadurch -wird wieder die Bedingung, daß y_x, y₂ und y_s auf einer Geraden liegen und die weitere Bedingung, daß

M — k · ~—

ist, erfüllt.

Trägt man also z. B. auf der Rückseite des Apparates die den Werten y₃ entsprechende Teilung nochmals auf (Fig. 6), so kann man noch zwei andere Teilungen mit den Werten y\ und y\ im Abstande in' = 0,5 n' bzw. n' anbringen, von denen die eine die Balkenhöhe, die andere die Balkenbreite angibt. Eine dritte zwischen diesen beiden liegende Teilung kann dann noch das Verhältnis der beiden letzteren zueinander angeben (in Fig. 6 nicht dargestellt), und zwar in der Weise, daß die zu einem bestimmten Querschnittsverhältnis zugehörigen beiden Zahlen stets in einer geraden Linie liegen mit dem der Verhältniszahl entsprechenden Punkt.

Auf Grund vorstehender mathematischer Grundlage ist die Rechenvorrichtung konstruiert, wobei die einzelnen Geraden durch in Platten gestanzte Schlitze dargestellt werden, bei welchen die entsprechenden Maßstäbe entweder direkt eingraviert oder durch auflegbare Bleche mit eingravierten Maßstäben fixiert werden.

Die vorliegende Rechenvorrichtung ist, wie aus vorstehenden Formeln ersichtlich, hauptsächlich für die Festigkeitslehre konstruiert, und es wird damit das größte Biegungsmoment M in kgcm ermittelt. Auf Grund dieser Ermittelung können alle im Handel vorkommenden Trägertypen, bei welchen der Querschnittsmodul sowie die gesetzliche oder sonstwie normierte Sicherheit bekannt ist, durch Maßstäbe fixiert werden. Neben dem Schlitz,

55. längs welchem die Biegungsmomente verzeichnet sind, sind gleichzeitig die jedem Biegungsmoment entsprechenden Trägertypen angegeben.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht, Fig. 2 eine Rückansicht, Fig. 3 eine Aufsicht bei abgehobener oberer Platte, Fig. 4 eine Seitenansicht, während Fig. 5 und 6 zur Erläuterung des mathematischen Prinzips dienen.

Die Rechenvorrichtung ist in einem Kästchen K untergebracht und besteht im wesentlichen aus zwei Platten 1 und 2, die durch Schrauben 3 verbunden und durch kurze Rohrstücke 4 in Abstand gehalten werden. Zwei in der Längsseite des Kästchens liegende Rohrstücke 4 sind zu Lagern 30 ausgebildet, so daß sich die Platten um Bolzen 31 leicht aufklappen lassen. An der oberen Platte 1 sind drei parallele, mit einer dem angestrebten Zweck entsprechenden Teilung versehene Schlitze 8, 9 und 10 vorgesehen, und zwar betrifft die oberste Teilung 5 die Last pro laufenden Meter in Tonnen, während an der mittleren, 6, die Stützweite in Metern und an der untersten, 7, das Biegungsmoment bezeichnet ist. Unterhalb des Schlittens 10 sind die den Biegungsmomenten entsprechenden Nummern von T- und C-Trägern nach deutschem Normalprofil angegeben, die leicht durch die Verzeichnung anderer gebräuchlicher Profile erweitert werden können. Auf der rückwärtigen Platte 2 befindet sich genau gegenüber dem Schlitz 10 ein Schlitz 11, ferner sind noch drei Schlitze 12, 13 und 14 angeordnet. Ober- und unterhalb des Schlitzes 11 befinden sich Teilungen 15 und 16, welche den Nummern von T- und C-Trägern nach österreichischem Normalprofil entsprechen, während die Teilung 17 am Schlitz 12 die Balkenhöhe, die Teilung 18 am Schlitz 13 das Querschnitts-Verhältnis der Balken und die Teilung 19 am Schlitz 14 die Balkenbreite angibt.

In jedem der Schlitze sind mit einem Teilstrich versehene Schieber angeordnet, die an der Unterseite mit einem Zapfen versehen sind. Die Zapfen der Schieber 8 und 10' sind in Schlitzen 20 des Hebels 21 verschiebbar, welcher um den Zapfen des Schiebers 9' drehbar ist. Dieser Zapfen als Drehpunkt des Hebels 21 ist in dem Fortsatz einer Mutter 22 eingesteckt, welche durch eine mittels des Knopfes A drehbare Schraube 23 verschoben werden kann, während der Zapfen des Schiebers 10' in einer Mutter 25 gelagert ist.

Die Zapfen der Schieber 11', 12' und 14' (Platte 2) sind in Schlitzen 29 des Hebels 32 verschiebbar, welcher um den Zapfen des Schiebers 13' drehbar ist. Der Zapfen des Schiebers 13' ist in eine Mutter 33 eingesteckt, die in gleicher Weise wie der Schieber 9' durch Betätigung des Kopfes C bewegt werden kann. Der Zapfen des Schiebers 11' ist in -derselben Mutter 25 wie der des Schiebers 10 gelagert. Die Mutter 25 bildet demnach die gemeinsame Führung beider Hebel 21 und 32, deren Drehpunkte bei den zugehörigen Platten beliebig ' verstellt werden können. Für die Verschie-

bung dieser Mutter ist sowohl eine grobe als auch eine feine Einstellung vorgesehen; zu diesem Zwecke ist um die Spindel der Schraube 26, in welcher die Mutter 25 sitzt, ein Rohr 27 vorgesehen, welches durch eine Klemme 28 festgestellt werden kann. Nach Öffnen der Klemme können durch Ziehen beim Knopfe B beide Hebel gleichzeitig verstellt werden, während die feine Einstellung durch Klemmen und Schrauben bewirkt wird. Zur Ei klärung der Benutzungsweise wären für eine Stützweite von χ Metern und Belastung von y Tonnen pro laufenden Meter die Trägerprofile zu berechnen. Durch Betätigung des Knopfes A wird der Schieber 9' derart eingestellt, daß der genau oberhalb des Zapfens vorgesehene Teilstrich bei χ steht. Sodann wird mit Hilfe des Knopfes B der Schieber 8' auf den Teilstrich y der Skala 5 eingestellt, und man kann sodann an den Skalen des Schlitzes 10 den Zahlenwert des Biegungsmomentes und gleichzeitig die Trägerprofile nach den gesetzlichen Normen des deutschen Reiches ablesen. Nach Umkehrung' des Instrumentes können bei den Skalen 15 und 16 des Schlitzes 11 die Typen der T- und C-Träger nach österreichischen Normen abgelesen werden. Soll für das gleiche Biegungsmoment ein Balken bei gegebenem Querschnittsverhältnis bestimmt werden, so wird der Schieber 13' durch Betätigung des Knopfes C auf den entsprechenden Teilstrich eingestellt ; sodann ist aus der Skala 17 die Balkenhöhe und aus Skala 19 die Balkenbreite abzulesen. Ist eine bestimmte Höhe oder Breite des Balkens erwünscht oder erforderlich, so wird diese eingestellt, während die andere Abmessung sowie das Querschnittsverhältnis abgelesen werden kann.

Andere Konstruktionstypen werden auf auflegbare Skalen dem ermittelten Biegungsmoment entsprechend verzeichnet, wodurch ein Vergleich der einzelnen Typen von verschiedenen Materien und verschiedensten Querschnittsformen ermöglicht wird. In umgekehrter Reihenfolge kann das Instrument auch dazu benutzt werden, die zulässige Gesamtlast einer bestehenden Konstruktion zu ermitteln oder zu überprüfen.

Claims

Patent-An speuch:

Vorrichtung zur Bestimmung der Biegungsmomente bzw. Trägerprofile bei gegebener Belastung und gegebener Stützweite, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier ein Gehäuse bildender Platten (1 und 2), von denen die Platte 1 drei Schlitze (8, 9 und 10) aufweist, die mit Skalen versehen sind, die verschiedenen Belastungen, Stützweiten und Biegungsmomenten bzw. Trägerprofilen entsprechen, während auf der anderen Platte (2) vier Schlitze (11, 12, 13 und 14) vorgesehen sind, deren Skalen die Trägerprofile, die Balkenhöhe, die Balkenbreite und das Verhältnis von Höhe zu Breite angeben, wobei in die Schlitze Schieber (8', 9' und 10' bzw. 11', 12', 13' und 14') eingreifen, die vermittels zweier um eine gemeinsame Drehachse (25) schwingender Hebel (21 bzw. 32) derart verstellt werden, daß einerseits die Nullpunkte der Schieber (8', 9' und 10') und andererseits auch die der Schieber (11', 12', 13' und 14') stets auf einer Geraden liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.