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Verstärkungsstäbe für Walzprofile unter Knicklast Bei vielen auf Knickung
beanspruchten Konstruktionen aus Stahl und anderem Metall, z. B. Aluminium, die
aus mehreren Einzelprofilen, vorzugsweise Winkelstäben, zusammengesetzt sind, ist
auf Grund des Ergebnisses neuerer Forschung und den darauf beruhenden Bemessungsregeln
und Vorschriften der Schlankheitsgrad der Einzelstäbe zu groß; d. h. die Sicherheit
der Einzelstäbe gegen Ausknicken ist zu gering. Da es an einfachen Verfahren zur
Behebung des Mangels fehlt, wurden bisher die bestehenden Konstruktionen, denen
dieser Fehler anhaftet, in den überwiegenden Fällen in ihrem Zustand belassen. Bei
ernstlichen Bedenken mußte ein kostspieliger Umbau vorgenommen werden.
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Hier soll die Erfindung auf einfache Weise eine Abhilfe schaffen.
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1)er Erfindungsgedanke geht von der bekannten Tatsache aus, daß die
zumeist zur Anwendung kommenden Winkelstäbe als Einzelstab betrachtet, in bezug
auf die bei ihnen maßgebende schräge Knickachse, allgemein mit 7i-77-Achse bezeichnet,
einen wesentlich kleineren Steifigkeitsgrad hatten als in bezug auf die parallel
zu den Schenkeln liegenden Trägheitsachsen (X-X- bzw. Y-Y-Achse gemäß Abb. r und
2). Ein gleiches gilt bezüglich des Vergleiches mit der e-e-Achse, die auf der ii-iI-Achse
senkrecht steht. Dies geht eindeutig aus den bekannten Profiltafeln hervor.
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Die Verstärkung des Querschnittes geschieht nach der Erfindung dadurch,
daß man auf die äußere Ecke der Winkel Stäbe a von geeigneter Formgebung aufsetzt,
und zwar derart, daß die Hauptträgheitsachsen des zu verstärkenden Stammquerschnittes
und des Verstärkungsquerschnittes möglichst parallel zueinander verlaufen.
In
der Zeichnung sind als Beispiele einige Ausführungsformen der Erfindung sowie einige
Anwendungen dargestellt. Es zeigt Abb. i und 2 zwei Querschnitte durch Winkeleisen,
die mit Spezialprofilen verstärkt sind, Abb. 3 und 4 einen Gittermast mit verstärktem
Winkeleisen im Querschnitt nach Linie A-B von Abb. 4 und in der Seitenansicht, Abb.
5 eine andere Ausführungsform der Verstärkung im Querschnitt.
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In Abb. i ist ein im Querschnitt im wesentlichen quadratischer Verstärkungsstab
a an einem gleichschenkligen Winkeleisen befestigt dargestellt, während in Abb.2
ein solcher mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt an einem ungleichschenkligen
Winkeleisen befestigt ist.
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Der kreisförmige Querschnitt für den Verstärkungsstab a ist zu bevorzugen,
weil hierbei die schrägen l-7j-Achsen des Stammquerschnittes in allen Fällen richtig
zum Verstärkungsquerschnitt liegen. In besonderen Fällen kann auch die Wahl eines
elliptischen Querschnittes des Verstärkungsstabes in Betracht kommen.
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Für die Befestigung der Verstärkungsstäbe ist zu beachten, daß ein
guter Anschluß gesichert ist. Das wird erreicht durch laschenartige Ansätze b, hier
Laschenansätze genannt, die entweder in verhältnismäßig geringer Breite bei Befestigung
durch Schweißen bzw. mit größerer Breite bei Befestigung durch Nieten oder Schrauben
ausgebildet sind (Abb. i und 2).
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Weiter ist zu beachten, daß die Möglichkeit geschaffen werden muß,
die Verstärkungsstäbe auch dann anzubringen, wenn außen auf den vorhandenen Winkelstäben
Bindebleche oder Gitterstäbe c angeordnet sind, die bis an die Außenkante des Gesamtprofils
reichen. Daher werden die Verstärkungsstäbe a zweckmäßig so ausgebildet, daß deren
Profil innerhalb der Verlängerungen (Abb. 3) der äußeren Begrenzungslinien der zu
verstärkenden Profile liegen oder im äußersten Fall diese berühren, so daß nur die
Laschenansätze über diese Grenzen hinweg an der Kante des Stammprofils entlang laufen.
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Was für die zumeist rechteckigen Hauptquerschnitte eines zusammengesetzten
Druckgliedes gilt, kann sinngemäß auch auf Hauptquerschnitte mit anderer Umgrenzungslinie
angewandt werden.
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Überall da, wo die Bindebleche oder die Vergitterungsstäbe im Wege
stehen, werden die Laschenansätze b beispielsweise bei d und e
(Abb.
4) ausgeklinkt. Die Laschenansätze b werden wegen der Unterbrechungen nicht zum
wirksamen Verstärkungsquerschnitt a hinzugerechnet.
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Bei der Befestigung der Verstärkungsstäbe durch Schweißen ist die
Ausklinkung ohne weiteres statthaft, da der Stoß zwischen Laschenansatz und Bindeblech
oder Gitterstab ebenfalls verschweißt werden kann.
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Wenn ausnahmsweise auch Gitterstäbe eines auf Knickung beanspruchten
Tragwerkes der Verstärkung gegen Ausknicken bedürfen, werden die Verstärkungsstäbe
a' möglichst nahe an die vorhandenen Stammstäbe herangeführt (Abb.4).
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Der Verstärkungsstab samt Laschenansätzen, kann auch behelfsweise
aus zwei normalen Walzprofilen, beispielsweise aus einem Rundstab f und einem Winkelstab
g (Abb. 5), zweckmäßig einem solchen ohne innere Ausrundung bestehen, wobei die
Verbindung derselben untereinander durch Schweißung hergestellt wird. Dies kommt
insbesondere dann in Betracht, wenn die Beschaffung eines Sonderprofils auf Schwierigkeiten
stößt. Dabei muß allerdings die zusätzliche Schweißarbeit in Kauf genommen werden.
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Die Anwendung der Erfindung ist überall da zweckmäßig, wo in einer
vorhandenen, auf Knickung beanspruchten Tragkonstruktion in den Einzelstäben eine
zu geringe Knickfestigkeit d. h. ein zu großer Schlankheitsgrad vorhanden ist, wie
es bei vielen bestehenden Tragwerken vorkommt. Ein gleiches gilt für die Fälle,
bei denen eine nachträgliche Erhöhung der Tragfähigkeit von Konstruktionen wegen
in Aussicht genommener höherer Belastung notwendig wird oder da, wo eine Konstruktion
durch Korrosion eine wesentliche Querschnittsschwächung erlitten hat.