DE3049459A1

DE3049459A1 - Verfahren zur herstellung von gewellten doppel-t-traegern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3049459A1
Application number: DE19803049459
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Sahara Chiba Asai; Masami Hamada; Chihiro Takarazuka Hyogo Hayashi; Takeshi Ibaraki Kikuchi; Fumio Chiba Ohtake; Kiyokazu Tanaka
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2482256A1; GB2074916B; IT1174692B; BE886933A; LU83044A1; FR2482256B1; IT8027005A0; GB2074916A

Description

Die Erfindung teziant sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Doppel—T-Tragorn mit einem gewellten Steg sowie eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens.

Der Steg eines Doppel-T-Trägers hat einen geringen Einfluß auf das Widarständsmoment des Trägers als sich biegendes Bauelement. Bei der Herstellung eines Doppel-T-Trägers wird dementsprechend der Steg so dünn wie möglich gemacht, um eine möglichst wirtschaftliche Ausnutzung des Materials zu gewährleisten. Da sich der Bedarf für leichtere Stahlelemente in den letzten Jahren sehr verstärkt hat, wurde der Steg der Doppel-T-Träger im -aufe der Zeit immer dünner. Hinsichtlich der Verringerung oec Stegdicke gibt es jedoch eine Grenze unter dem Gesichtspunkt der Knickfestigkeit des Steges. Theoretisch ist es bereits bekannt, daß der Steg eines Doppel-T-Trägers diese Grenze zu unterschreiten vermag, wenn man den Steg weJlig gestaltet. Als industrieelles Produkt auf dem Markt ist jedoch ein Doppel-T-Träger mit einem welligen Steg bislang unbekannt, da die Übertragung einer Wellenform auf den Steg eines Doppel-T-Trägers äußerst schwierig ist.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich ein Doppel-T-Träger mit einem gewellten Steg in einer einfachen Weise wirtschaftlich herstellen läßt.

Darüber hinaus soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, das Verfahren in einer wirtschaftlichen Weise durchzuführen.

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Da die Formen und Dimensionen der Stegwellung einen maßgeblichen Einfluß auf die Knickfestigkeit und die Biegefestigkeit des Doppel-T-Trägers besitzen, soll in gleicher Weise deren optimale Ausgestaltung bestimmt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt, indem man den mittleren Bereich des Steges eines Doppel-T-Trägers zwischen zwei mit ihren wellenförmigen Oberflächen komplementär ineinandergreifenden Walzen hindurch führt. Dabei wird mit Ausnahme der Stegdicke des Trägers keine Änderung der Grunddimensionen hervorgerufen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt Walzen, die auf der Walzenoberfläche mit einem Paar von umlaufenden Nuten zur Führung der Flansche der Doppel-T-Träger sowie mit einer Wellenzone zwischen den Nuten versehen sind, wobei die Wellenzonen jeweils eines Walzenpaares komplementär ineinander greif-en.

Dabei ist jedoch festzustellen, daß es nicht immer erforderlich ist, daß die Walzen beide Seiten der flansche der T-Träger führen. Es ist auch möglich, lediglich eine Seite eines jeden Flansches für die Zentrierung des Trägers zu führen. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind keine Führungsnuten in jeder Walze erforderlich, wobei der Abstand der Führung entsprechend der Flanschbreite einstellbar ist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Fertigungsstraße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Figur 2 einen Querschnitt durch einen Doppel-T-Träger, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gefertigt ist,

Figur 3 einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie III-III der Figur 2,

Figur 4 einen Längsschnitt in größerem Maßstab des Wellenbereiches in der Mitte des Steges eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Doppel-T-Trägers,

Figur 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenamplitude zur Stegdicke und der Knickfestigkeit,

Figur 6 eine schematische Darstellung eines KnickVersuches, beruhend auf einer konzentriert aufgebrachten seitlichen Kraft,

Figur 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenbreite zur Wellenhöhe und der Knickfestigkeit,

Figur 8 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenbreite zur Wellenhöhe und der Biegefestigkeit durch eine seitlich aufgebrachte Kraft,

Figur 9 einen Vertikalschnitt durch die Walzen gemäß der Vorrichtung nach der Erfindung,

Figur 10 einen Teilschnitt durch eine Walze gemäß Figur 9 in einem größeren Maßstab,

Figur 11 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Walzen gemäß der Erfindung, wie sie in der Vorrich-

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*> υ 4 ίί ^ ο

tung gemäß Fiour 1 eingesetzt v/s rc) e-ι_;

Figur 12 einen Teilschnitt durch eine Aus füh rung sfor:*! einer Walze gemäß der £rf.iηduηg₅

Figur 13 eine Teil ansicht einer weiteren /-.usführungsfornn der Waise gemäß der Erfindung,

Figur 14 einen Schnitt der Flanschtuhrung entlang der Schnittlinie XIV-XIV eier Figur 12,

Figur 15 einen Teilschnitit einer weiteren AusführungEforre einer Walze gemäß der Erfindung»

Figur 16 die Vorderansicht der Flanschführung, gesehen von der Linie XVI-XVl der Figur 15,

Figur 17 einen Teilschnitt durch die Walzen gemäß der Erfindung nach einer anderen Ausführungsform,

Figur 18 eine Darstellung der Verteilung der Restspannungen in dem gewellten Steg des Doppel-T-Trägers,

Figur 19 eine grafische Darstellung der Biegekurve bei einem seitlichen Druckversuch, und

Figur 20 eine grafische Darstellung der Biegekurve in einem Knickversuch.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Fertigungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ist schematisch in Figur 1 gezeigt. Hierbei wird ein herkömmlicher Doppel-T-Träger 1 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Walzen 2 behandelt, so daß ein Doppel-T-Träger 3 entsteht, der einen gewellten Steg aufweist.

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Bei dem herkömmlichen Doppel-T-Träger kann es sich um einen heißgewalzten oder einen geschweißten Träger handeln. Die Wellung durch die Walzen2 kann entweder kalt oder auch warm erfolgen. Die Walzen 2 werden noch unter Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 17 näher erläutert.

Der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Doppel-T-Träger 3 ist nicht über die gesamte Breite des Steges 31 gewellt, sondern lediglich in dem mittleren Bereich des Steges 31. Da ein flacher Bereich 311 auf jeder Seite des Steges verbleibt, ist die Durchführung der Wellung einfach, ohne daß sich ein nachteiliger Einfluß auf die Verbindung zwischen dem Steg 31 und den Flanschen 32 des Doppel-T-Trägers 3 ergibt.

Während eine theoretische Analyse der verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Kräfte, die erforderlich sind, um die Wellung durchzuführen bei oam Verfahren gemäß der Erfindung, äußerst schwierig ist, wurden wiederholt Versuche durchgeführt, die zeigen, daß die größte Nahrung nicht eine theoretische Gleichung des Tiefziehens ist, sondern eine theoretische Gleichung des Kaltwalzens, kombiniert mit einer theoretischen Gleichung der U-Biegung. Die am stärksten genährten theoretischen Gleichungen sind wie folgt:

P _B 2(T-

P₂ = 2C^mt-<f(l + t/L) + 2C«t². ÖVL

Dabei ist P die Walzlast, P₁ die Kaltwalzlast, P₂ die U-Biegelast, O* die Zugfestigkeit, C die Wellenbreite, t die Dicke des Steges, L die Länge dar Welle und ^t die Verminderung der Stegdicke.

Die Tirfe der Welle S (^s· Figur 4) der Welle des Steges wird, wenn man davon ausgeht, daß die verlängerte Länge des Steges

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durch das Walzen die Welle formt, ausgedrückt durch die folgende Gleichung, die durch Versuche bestätigt wurde:

wobei φ die Verjüngung ist

Während ein einzelner Durchgang hinreichend ist, um die Wellung des Steges des Doppel-T-Trägers durchzuführen, zieht man 2 oder mehr Durchgänge vor, um ein Produkt zu erhalten, das frei von Verbiegungen oder Verdrehungen ist, da sich die Form der Wellung beim zweiten oder nachfolgenden Durchgang nur sehr gering ändert, wobei jedoch die Restspannungen vermindert und besser verteilt werden.

Die Dimensionen zur Festlegung der Wellenform durch das Verfahren gemäß der Erfindung liegen vorzugsweise in den nachfolgend dargestellten Bereichen:

I	9,3t «<
II	1,0t A
III	0,5h Jt
Z ^L *
y f <
C c <
< 36t
C 3,9t
Jh-L

Die Buchstaben, die die Dimensionen der einzelnen Teile des Doppel-T-Trägers wiedergeben, sind in den Figuren 2 und 4 dargestellt und haben die folgende Bedeutung:

t die Dicke des Steges,

h die Höhe des Steges,

f die Amplitude der Wellung,

C die Breite der Wellung und

L die Wellenlänge.

Diese Bereiche wurden aus den nachfolgend beschriebenen Gründen erhalten.

1. Möglicher Herstellungsbereich

Die Wellung wird, wie dies in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, in einem rechten Winkel zur Achse des Trägers ausgebildet. Während die Eindrücke und Anhebungen wechselweise angeordnet sein müssen, um eine Exzentrizität zu vermeiden, müssen sie nicht sich kontinuierlich aneinander anschließen, sondern es können flache Bereiche zwischen den Eindrücken und den Anhebungen in der Wellung vorliegen. Die Wellung kann eine trapezoidale Form besitzen anstatt einer Wellenform. Für die Herstellung ist jedoch, da die Verlängerung des Stegmaterials bei dem Walzvorgang für die Wellung so gering wie möglich sein soll und für den Fall der gleichen Verlängerung die Anzahl der Eindrücke und Anhebungen für eine vorgegebene Länge vorzugsweise für eine bessere Wirkung möglichst groß sein soll, der Übergang von den Eindrücken zu den Anhebungen vorzugweise kontinuierlich. Wiederholte Wellungsversuche haben gezeigt, daß das Verlängerungsverhältnis der Wellung vorzugsweise bei 12 % oder weniger liegen sollte.

2. Wellenlänge (L) und Amplitude (f) der Wellung

Eine Auswirkung der Wellung liegt in der Erhöhung der Biegesteifigkeit des Steges in einer Richtung senkrecht zur Achse der Schiene. Die erhöhte Biegesteifigkeit wird am stärksten durch die Amplitude der Wellung f beeinflußt.

Figur 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenamplitude zur Dicke des Steges f/t und der Knickfestigkeit T"f. Die Knickfestigkeit T wird beeinflußt durch die Wellenbreite C und die Dicke t des Steges. Die Untersuchungen wurden an Doppel-T-Trägern durchgeführt, deren Form so ausgebildet ist, wie sie für die Durchführung der Erfindung am häufigsten in Frage kommt, wobei die Dicke des Steges t = h/120 und die Wellenbreite C = 0,75h. »ie sich aus der Kurve in Figur 5 ergibt, nimmt die Knickfestigkeit T f

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- 11 parabolisch zu mit der Erhöhung der Wellenamplitude r. ·

Während ein Anstieg der Scherfestigkeit durch die Wellung trotz der Verjüngung der Stegdicke t eintritt, können die Kosten für die Durchführung der Wellung erst dann wieder hereingeholt werden, wenn durch die Wellung sich die Materialdicke des Steges um mindestens 25 % verringern läßt. Da die Knickfestigkeit des flachen Steges proportional ist

2
zu (t/h) , führt eine 25%ige Verringerung der Stegdicke zu einer nahezu 50%igen Verringerung der Festigkeit. Um diese Verringerung der Festigkeit durch die Wellung entsprechend zu kompensieren, muß die Wellenamplitude so bestimmt werden, daß die Festigkeit des gewellten Steges die zweifache oder höhere Festigkeit *~f_Q des flachen Steges (f = 0) besitzt. Dementsprechend erhält man den Wert für f als f/t >· 1 aus Figur 5.

Die Wellenlänge L ist vorzugsweise so klein wie möglich wegen einer geringeren Belastungsumverteilung und wegen einer besseren Stabilität gegen eine seitlich aufgebrachte konzentrierte Kraft F. Versuche bezüglich der seitlich aufgebrachten konzentrierten Kraft, wie sie in Figur 6 dargestellt sind, zeigen, daß eine lokale Einknickung des Steges in der Nähe des Punktes erfolgte, in welchem die Kraft aufgebracht wurde, wobei die Länge der Knickwelle C bei etwa 0,4 h lag. Diese Festigkeit ist wichtig für die Bestimmung der Form des Steges. Um diese Festigkeit in jeder Position zu stabilisieren, ist es erforderlich, die Wellenlänge L so zu bestimmen, daß die Knickwellenlänge 1 mindestens 2 Wellen der Wellung einschließt. Dies erfordert dementsprechend, daß die Wellenlänge 0,2h oder geringer betragen muß.

Andererseits steht die Wellenlänge L und die Wellenamplitude f in Beziehung zu der Verlängerung-bei der Fertigung, d. h. daß bei Abnahme des Wertes L/f die Verlängerung infolge der Wellenformung größer wird. Um die Verlängerung auf 12 % oder geringer zu begrenzen, wie dies oben beschrieben worden ist, muß der Wert L/f größer sein als 9,3 (L/f> 9,3).

Wie weiter oben beschrieben worden ist, unterliegt die Wellenform 3 Beschränkungen hinsichtlich der Wirksamkeit und der Durchführbarkeit. Außerdem liegt, wenn man davon ausgeht,

daß der praktische Bereich der Stegdicke ■■ > t > -Tg^ ,

der Bereich der Wellenlänge L bei —stt < L < h oder

< 36t, und der Bereich der Wellenamplitude f bei 1,0t < f < 3,9 t.

3. Wellenbreite C

Die Wellenbreite häncj: in stärkstem Maße von der Knickfestigkeit tZ. und der Festigkeit unter seitlich aufgebrachter konzentrierter Last R auf den Steg ab. Die Fig.' 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenbreite zu der Wellenhöhe (C/h) und der Knickfestigkeit T^. in diesem Fall beispielsweise von h/t = 120 und f/t = 1,3. In Figur 7 geben die Punkte experimentelle Werte an, während die ausgezogene Kurve die analytischen Werte darstellt. Wie oben beschrieben wurde, muß die Knickfestigkeit TT des welligen Steges die zweifache oder höhere Festigkeit TCq des flachen Steges (C h 0) besitzen. Dementsprechend wird der Wert für C/h, der die Festigkeit in diesem Bereich angibt, in Figur 4 gegeben als C/h>0,5.

Die Figur 8 zeigt diefeeziehung zwischen dem Verhältnis der Wellenbreite zur Wellenhöhe (C/h) und der Festigkeit unter einer seitlich konzentriert aufgebrachten Last R. AusjFigur 8 ergibt sich, daß das Verhältnis C/h von 0,5 oder größer einen

F* H

hinreichenden Wellungseffekt ergibt. Hierbei ist R = — ,

Et
wobei D = ^ , E der Elastizitätsmodul und f d^as

poissonsche Verhältnis ist. In Figur 8 repräsentieren die Punkte experimentelle Werte und die ausgezogene Kurve stellt die experimentelle Gleichung R = -^— ■ -

Dementsprechend liegt der praktisch wirkungsvolle Bereich für die Wellung des mittleren Bereiches des Steges zum Zwecke

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der Erhöhung der Knickfestigkeit 7T_C und der Festigkeit unter seitlich konzentriert aufgebrachter Last R des Steges bei C/h > 0,5. Der obere Grenzwert für C/h wird definiert durch die Arbeitsgrenze und die Turbulenz der in dem Flansch hervorgerufenen Spannungen. Das bedeutet, daß bei zu großer Wellungsbreite C Schaden nicht nur insofern verursacht werden, als der Flansch durch die Wellung verbogen wird, sondern auch weil größere Spannungen an der Verbindung zwischen dem Steg und dem Flansch auftreten. Versuchsfertigungen zeigen, daß es kein Problem gibt, wenn die Breite des nicht gewellten Teils 6t oder größer oder 0,5L oder größer ist. Die Versuche bestätigen außerdem, daß die Turbulenz der Spannung auf den Flanschteil durch die Wellung keinen Einfluß besitzt, wenn die Breite des nicht gewellten Teiles 0,5L oder mehr ist.

Dementsprechend liegt der wirkungsvolle Bereich der Wellungsbreite bei 0,5h oder größer, (h-L) oder kleiner und (h-12t) oder kleiner.

Die Herstellungswalzen2 zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besitzen eine Ausbildung, wie sie in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist. Wie die Figur 9 zeigt, besitzt jede der Fertigungsrollen 2 auf der Arbeitsoberfläche Nuten 21, die einen Abstand voneinander besitzen, der der Höhe des Steges h (s. Figur 2) des Doppel-T-Trägers 1 als Rohmaterial entspricht zur Führung der Flansche des Doppel-T-Trägers 1. Außerdem liegt zwischen den Nuten der Wellungsbereich 22 mit der Wellenbreite C (s. Figur 2).

Der gewellte Bereich 22 ist, wie die Figur 10 zeigt, hinsichtlich seiner Form definiert durch den Radius B, die Radien der Wellenkrümmung r,, und r₂, die Wellenlänge L, die Wellentiefe ^f sowie die Wellenbreite C. Die Beziehung zwischen diesen Dimensionen wird bestimmt in Übereinstimmung mit den Dimensionen des Doppel-T-Trägers in einer solchen Weise, daß keine Änderung hinsichtlich der Hauptquerschnitts-

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dimensionen vollzogen wird mit Ausnahme des Wellungsbereiches innerhalb des Steges des Doppel-T-Trägers.

Bei dieser Ausführungsform besitzt jede der Walzenoberfläche ein Paar von Nuten 21 zur Führung der Flansche 32 des zu bearbeitenden Doppel-T-Trägers 1. Dementsprechend besitzen die Walzen dieser Ausführungsform den Nachteil, daß der zu bearbeitende Doppel-T-Träger hinsichtlich der Breite des Steges 31 begrenzt ist, was mit anderen Worten bedeutet, daß die Walzen nicht vielseitig einsetzbar sind. Im besonderen beim Kaitformungsverfahren, bei welchem die Walzen aus einem Hochlegierungsstahl mit einer hohen Härte hergestellt werden sollten, ist mit den Walzen dieser Ausführungsform ein weiteres Problem verbunden, da es außerordentlich schwierig ist, die engen und tiefen Führungsnuten einzubringen.

Diese Probleme werden jedoch gelöst durch die Walzen verschiedener anderer Ausführungsformen der Erfindung, wie nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die Figuren 11 bis 17 erläutert werden soll.

Bei der in Figur 11 dargestellten Ausführungsform besitzen bei dem Paar von Wellungswalzen 2 die Walzenkörper eine Breite, die der Höhe h des Steges des Doppel-T-Trägers entspricht, d. h. sie sind etwas kleiner als die Steghöhe h, so daß die Flansche 32 des Doppel-T-Trägers nicht mit der Fläche zwischen den Walzen 2 in Berührung kommen. Entweder die obere oder die untere Walze ist mit Führungsflanschen 4 versehen. Wenn beispielsweise die Flanschführungen 4 an der unteren Walze 2 angeordnet sind, wie dies in Figur 11 dargestellt ist, sind die Flanschführungen 4 an dem Lager auf beiden Seiten des Körpers der unteren Walze 2 gehalten, wobei sie hinsichtlich ihrer Axialpositionen eingestellt und dann an dem Lager 23 entsprechend den Positionen der Flansche32 des Doppel-T-Trägers 1 befestigt werden. Es

werden verschiedene Maßnahmen eingesetzt, um die Flanschführungen 4 zu befestigen. So ist beispielsweise in Figur 12 dargestellt, daß das Lager 23 der Walze 2 mit einem Gewinde versehen sein kann, auf welchem eine Hülse 5 zwischengeschoben ist zwischen den Körper der Walze 2 und der Flanschführung 4. Hierdurch wird die Flanschführung 4 an ihrer position gehalten und durch eine Mutter 6 von der Außenseite festgeklemmt.

Wie die Figuren 13 und 14 zeigen, können die Flanschführungen 4 teilweise mit einer radialen Teilungsnut 41 versehen sein, während sich eine weitere Teilungsnut 42 bis zur Mittelbohrung auf der gegenüberliegenden Seite der Nut 41 erstreckt, so daß die Flanschführung 4 gleitend entlang des Lagers 23 geschoben werden kann. Hierbei wird die Expansion und die Kontraktion durch diese Teilungsnuten ausgenutzt entsprechend der ausgewählten Position, wobei die Teilungsnut 42 durch eine entsprechende Klemmeinrichtung 43 wie etwa ein Schraubbolzen verklemmt wird, um die Mittelbohrung der Führung 4 zu verklemmen und sie damit zu befestigen.

Wie in den Figuren 15 und 16 dargestellt ist, kann die Flanschführung 4 mit diametral einander gegenüberliegenden Teilungsnuten 41 und 42 versehen sein, während ein sich verjüngender Gewindeteil 44, auf welchen eine Sicherungsmutter 45 aufgeschraubt ist, vorgesehen ist, wobei durch die Verengung der Mittelbohrung die Flanschführung 4 gehalten wird.

Durch diese verschiedenen Halterungsarten werden die Flanschführungen 4 auf den Lagern 23 der Walze 2 gehalten, um die Flansche 32 des Doppel-T-Trägers 1 vonjder Außenseite zu führen. Da die Flanschführungen 4 in jeder gewünschten Position an den Lagern 23 der Walze befestigt werden können, lassen sich die Positionen der Flanschführungen aufgrund der Steghöhe h des Doppel-T-Trägers 1 einstellen. Da es nicht erforderlich ist, daß die Flanschführungen 4 in symmetrischen Positionen befestigt werden müssen, ist es auch möglich, den

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Steg entlang einer außermittigen Linie zu wellen, wie dies in Figur 17 gezeigt ist. Eine solche exzentrische Wellung kann unter bestimmten Voraussetzungen wirkungsvoll sein, wie beispielsweise, wenn eine Last auf den Doppel-T-Träger aufgebracht wird, oder wenn die Verbindung mit anderen Bauelementen dies erfordert.

Die Wellungsrollen entsprechend diesen Ausführungsformen der Erfindung besitzen den Vorteil, daß sie den verschiedenen Situationen angepaßt werden können, wie beispielsweise zur Durchführung einer exzentrischen Wellung, ohne daß dies durch die Höhe des Steges des Doppel-T-Trägers beeinflußt würde. Sie besitzen außerdem eine ausgezeichnete Führungseigenschaft und gestatten eine stabilisierte Zentrierung bei dem Einbringen der Wellung, da sie einen größeren Führungsabstand besitzen als herkömmliche Walzen. Schließlich sind die so ausgeführten Walzen leichter herzustellen.

Einzelne Beispiele der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle I dargestellt.

Tabelle I

	Größe des Trägers	Ein	-	zwei	Arbeitsge-	203,2 x 68,3 χ 2,0 χ 4,7	256,5 χ 87,4 χ 2,3 χ 4,7	307,3 χ 87,4 χ 2,3 χ 6,0	200	JT .Λ
	H χ B χ t» x .t"	Durch		Durch	schwindig--> keit m/min					7 7 ^*
		gang		gänge	Walzenöff				2,00	kurzen Abschneiden wurde keine bermerkt) -^ 1 <°
	Wellungsbe-				nung mm	24	24	24	30,0
	dingungen			Walzenbe lastung Ton,	0,8	1,4	1,4
		Walzendreh moment Tori/r*
		Wellen	60 - 70	130 - 140	-
		breite C mm	0,5 - 0,6	1,0 - 1,2	-
		Wellendicke
σ·		t mm Wellenlän	100	150	200
ο cn		ge C mm
->.		Wellen	1,85	2,05	2,05
ο		tiefe <T mm	30,8	31,0	31,0
		Verdrehung
CU		Wellen	5	6	6
WM	Ergeb	breite C mm	keine (es wurde	keine Verdrehung beim kurzen Abschneiden bemerkt)
	η	Wellen
		dicke t mm	100	150
		Wellen länge L mm
		Wellen	1,80	2,00
		tiefe ff mm	30,0	30,0
		Verdrehung
		6
		keine (auch beim

t¹: Stegdicke des Trägers, t": Flanschdicke des Trägers

cn co

Wie sich aus der Tabelle I entnehmen läßt, ergeben sich bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung Doppel-T-Träger mit den am besten geeigneten mit Wellungen versehenen Stegen. Die Länge der Kurve der gewellten Zone ist langer als die gesamte gradlinie Länge des Stegmaterials und die Erhöhung der Länge entspricht der Verminderung der Dicke des Steges.

Wenn ein kurzer Doppel-T-Träger etwa der Länge von l,b Metern durch einen einzigen Durchgang gewj.lt wird, stellt sich eine Verdrehung ein, die jedoch durch einen zweiten WeIlungsdurchgang eliminiert werden kann. Bei einem langen Doppel-T-Träger mit einer Gesamtlänge von 6 Metern oder mehr tritt bei einem einzelnen Durchgang keine Verdrehung in Erscheinung. Wenn er in kurze Abschnitte aufgeschnitten wird, werden jedoch die inneren Spannungen freigegeben und es kann eine Verdrehung auftreten. Bei einem Doppel-T-Träger, der zwei oder mehr Wellungsdurchgänge über sich hat ergehen lassen, erscheinen keine Verdrehungen, auch wenn er in kurze Abschnitte zerschnitten wird.

Die Figur 18 zeigt die Verteilung der Restspannungen innerhalb des gewellten Doppel-T-Trägers, der in der mittleren Spalte der Tabelle I der Größe 2b6,5 χ 87,4 χ 2,3 χ 4,7 angegeben ist nach einem einzelnen Wellungsdurchgang (kleine weiße Kreise) und einem zweiten Wellungsdurchgang ( kleine voll ausgefüllte Kreise).

Die Figuren 19 und 20 zeigen das Ergebnis von seitlichen Kompressionsversuchen und von Knickversuchen an einem Doppel-T-Träger mit gewelltem Steg und einem herkömmlichen Doppel-T-Träger mit einem flachen Steg. In den Figuren 19 und 20 stellen die durchgezogenen Linien die experimentellen Ergebnisse an einen Doppel-T-Träger mit gewelltem Steg dar, während die gestrichelten Linien die experimentellen Ergebnisse an einem herkömmlichen Doppel-T-Träger zeigen. Die Größe der getesteten Träger war 212 χ 68,6 χ 2,0 χ 4,6. Bei den Versuchen wurde eine 100-Tonnen-Testmaschine eingesetzt und die Durchbiegung wurde mittels zweier Meßuhren gemessen.

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Wie sich aus diesen experimentellen Ergebnissen zeigt, ist die Festigkeit unter einer seitlichen Belastung des Doppel-T-Trägers mit dem gewellten Steg etwa dreimal größer als diejenige eines herkömmlichen Doppel-T-Trägers. Die Knickfestigkeit des Doppel-T-Trägers mitdem gewellsten Steg ist etwa 1,4 mal größer als die eines herkömmlichen Doppel-T-Trägers.

Die Tabelle II zeigt die Größe von herkömmlichen geschweißten leichten Doppel-T-Trägern und die Große der Doppel-T-Träger mit einem gewellten Steg,hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung. Die herkömmlichen Doppel-T-Träger, die in Tabelle II dargestellt sind, wurden aus solchen ausgewählt, deren Knickfestigkeit höher ist als die Formfestigkeit. Die Doppel-T-Träger mit gewelltem Steg waren identisch mit den herkömmlichen Doppel-T-Trägern hinsichtlich der Höhe H und der Flanschgröße (s. Figur 2) und kleiner lediglich hinsichtlich der Dicke des Steges t. Wenn die Dicke des Steges vermindert wird, ohne daß eine Wellung eingebracht wird, vermindert sich die Knickfestigkeit auf etwa 3U % der Formänderungsfestigkeit. Bei den Doppel-T-Trägern mit dem gewellten Steg wurde jedoch die Knickfestigkeit des Steges oberhalb der Formänderungsfestigkeit gehalten aufgrund des Wellungseffektes.

In Tabelle II ist die gewellte Zone bei der Berechnung der Durchbiegung ausgeschlossen, da die gewellte Zone hinsichtlich ihrer axialen Steifigkeit beträchtlich vermindert ist. Wie sich aus Tabelle II ergibt, kann das Verhältnis der Biegesteifigkeit pro Gewicht um 9 üs 13 % angehoben werden, indem man eine Wellung auf den Steg überträgt.

- 2υ -

Tabelle II

Herkömmliches	χ 100 χ	Verfahren	Erfindung	Gewelltes Stegmaterial lenbreite)	Vergleich
(I) JISG 3353	χ 125 χ	Material	(II) (WeI	χ 100 χ 1,6 5 (IbO)	Verhältnis der Biegung pro Ge wicht (II/I)·
2υθ	χ 150 χ	3,2 χ 4,b	2U0 χ 4,	χ 125 χ 2,0 0 (180)	1,09
250	X 200 χ	4,5 χ 6,0	250 χ 6,	χ 150 χ 2,3 0 (220)	1,13
300	2,5 χ 6,0	300 χ 6,	χ 150 χ 2,7 ,0 (300)	1,10
400	6,0 χ 12,0	400 χ 12	1,09

• Verhältnis der Biegung pro Gewicht =

Gewicht eines herkömmlichen Doppel-T-Trägers Gewicht eines gewellten Doppel-T-Trägers

Biegesteifigkeit des gewellten Doppel-T-Trägers Biegesteifigkeit des herkömmlichen Doppel-T-Trägers

Es soll an dieser Stelle noch einmal betont werden, daß es sich bei den verschiedenen Ausführungsformen lediglich um Erläuterungen handelt und daß auch noch weitere verschiedene andere Ausführungen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

LIEDL, NÖTH, ZEITLER

^ f) A Q A * ^y ^ ^J ^

Patentanwälte
8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41

Sumitomo Metal industries, Ltd. 15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku

Osaka-shi, Osaka, Japan

Verfahren zur Herstellung von gewellten Doppel-T-Trägern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patentansprüche:

(l.JVerfahren zur Herstellung von Doppel-T-Trägern mit einem gewellten Steg, dadurch gekennzeichnet daß man den mittleren Bereich des Steges eines fertigen herkömmlichen Doppel-T-Trägers zwischen zwei mit ihren wellenförmigen Oberflächen komplementär ineinandergreifenden Walzen hindurchführt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wellung mit den folgenden Bedingungen einwalzt:

9,3t < L < 36t 1,0t < f < 3,9t 0,5h < C < h - L

Dabei ist: t die Stegdicke, h die Steghöhe, f die Wellenamplitude, C die Wellenbreite und L die Wellenlänge.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den Längenanstieg der erzeugten Länge des gewellten Steges von der gradlinien Länge vor der Wellung herbeiführt durch die Verringerung der Stegdicke während des Walzvorganges, womit dementsprechend keine andere Änderung der Hauptdimensionen des Doppel-T-Trägers als die Stegdicke verbunden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den Wellenwalzvorgang zweifach oder öfter durchführt zur Verbesserung der Restspannungszustände und zur Vermeidung des Wölbens oder Verdrehens des gewellten Trägers.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Walzen (2) auf der Walzenoberfläche mit einem Paar von umlaufenden Nuten (21) zur Führung der Flansche (32) der Doppel-T-Träger (3) sowie mit einer Wellenzone (22) zwischen den Nuten (21) versehen ist, wobei die Wellenzonen (22) jeweils eines Paares von Walzen (2) komplementär ineinandergreifen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Paare von Walzen (2) jeweils eine Vialzenbreite besitzen, die im wesentlichen der Breite

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des Steges (31) des Doppel-T-Trägers (3) entspricht, wobei der mittlere Bereich (22) mit komplementär ineinandergreifenden Wellen versehen ist, und auf beiden Seiten Flanschführungen (4) angeordnet sind, die bezüglich ihrer Axial— position verstellbar gehalten sind, wobei die Flanschführungen (4) einen größeren Durchmesser als die Walzen (2) besitzen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flanschführungen (4) asymmetrisch relativ zu den Walzen (2) auf deren Achsen gehalten sind.