DEV0000296MA

DEV0000296MA - Lightweight carrier

Info

Publication number: DEV0000296MA
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Marx
Original assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Current assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Publication date: 1950-12-28

Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtbauträger, der in Bezug auf seine Querschnittsform aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, die aus relativ dünnem Blech bestehen. Von einem Leichtbauträger ist zu fordern, dass er bei möglichst geringem Gewicht ein möglichst grosses Widerstandsmoment und gleichzeitig eine möglichst grosse Verwindungssteifigkeit und Knickfestigkeit besitzt.The invention relates to a lightweight construction beam which, with regard to its cross-sectional shape, is composed of several parts made of relatively thin sheet metal. A lightweight construction girder is required to have the greatest possible moment of resistance and, at the same time, the greatest possible torsional stiffness and buckling strength with the lowest possible weight.

Es sind bereits Leichtbauträger bekannt geworden, die bei geringem Gewicht ein verhältnismässig grosses Widerstandsmoment besitzen. Aber die gleichzeitig zu fordernde Eigenschaft einer Verwindungssteifigkeit ist bei den bisher bekannt gewordenen Ausführungen entweder garnicht oder nur in sehr geringem Umfange erfüllt. So sind zum Beispiel Leichtbauträger bekannt geworden, die als Doppel-C-Träger angesprochen werden und aus dünnwandigem Blech bestehen. Die beiden Blechkörper sind entlang der Trägerlängsachse mittels Punktschweissung miteinander verbunden. Ein solcher Träger weist zwar gegenüber dem genormten I-Träger bei gleichem Metergewicht ein höheres Widerstandsmoment auf. Er ist aber nicht verwindungssteif. Seine Auflagerflächen weisen ausserdem leicht Unebenheiten auf, die zu Passungenauigkeiten führen, weil die Oberflächen der beiden benachbarten Flanschen nicht immer in gleicher Ebene liegen. Es sind auch Leichtbauträger mit kastenförmigem geschlossenem Querschnitt bekannt geworden. Diese haben zwar ein ausreichendes Widerstandsmoment und sind auch genügend verwindungssteif, jedoch bietet der kraftschlüssige Anschluss tragender Bauteile an einen solchen Träger in der Träger-Ebene, die sich mit der y-Achse deckt, Schwierigkeiten. Infolge der hohlen Querschnittsform sind die Wandungen der Bauteile nur einseitig zugängig, wodurch die Anbringung von Befestigungsmitteln wie Nieten und Schrauben wesentlich erschwert ist. Will man an einem Kastenträger dennoch einen kraftschlüssigen Anschluss eines tragendenThere are already light-weight carriers known which have a relatively high section modulus while being light. But the property of torsional rigidity, which must be required at the same time, is either not fulfilled at all or only to a very limited extent in the designs that have become known up to now. For example, lightweight girders have become known that are referred to as double C girders and are made of thin-walled sheet metal. The two sheet metal bodies are connected to one another along the longitudinal axis of the beam by means of spot welding. Such a beam has a higher section modulus compared to the standardized I-beam with the same weight per meter. But it is not torsionally rigid. In addition, its support surfaces are slightly uneven, which lead to inaccuracies of fit because the surfaces of the two adjacent flanges are not always in the same plane. There are also lightweight supports with a box-shaped closed cross-section become known. Although these have a sufficient moment of resistance and are also sufficiently torsion-resistant, the non-positive connection of load-bearing components to such a carrier in the carrier plane, which coincides with the y-axis, presents difficulties. As a result of the hollow cross-sectional shape, the walls of the components are only accessible from one side, which makes it much more difficult to attach fasteners such as rivets and screws. If you still want a non-positive connection of a load-bearing to a box girder

Bauteiles in der y-Achse herstellen, so greift dieser Bauteil mit Abstand von der y-Achse an dem Träger an, sodass sehr ungünstige Verdrehungsbeanspruchungen um die Längsachse des Trägers auftreten. Die grössten Belastungsspannungen bei Beanspruchung des Trägers auf Verwindung oder besser gesagt auf Verdrehung treten in der von der y-Achse am weitesten entfernten Zone der Querschnittsform auf.If a component is produced in the y-axis, this component engages the carrier at a distance from the y-axis, so that very unfavorable torsional stresses occur around the longitudinal axis of the carrier. The greatest loading stresses when the girder is stressed due to twisting or, better said, twisting occur in the zone of the cross-sectional shape furthest away from the y-axis.

Gemäss der Erfindung ist nun ein Leichtbauträger geschaffen worden, der die geschilderten Nachteile nicht aufweist, das heisst also, es ist ein Träger geschaffen worden, der bei geringem Gewicht ein möglichst grosses Widerstandsmoment und eine relativ grosse Verwindungssteifigkeit und Knickfestigkeit besitzt.According to the invention, a lightweight carrier has now been created which does not have the disadvantages described, that is to say, a carrier has been created which, while being light in weight, has the greatest possible moment of resistance and a relatively high torsional stiffness and buckling resistance.

Der Leichtbauträger gemäss der Erfindung ist hinsichtlich seiner Querschnittsform aus vier Stück paarweise gleichen Blechkörpern zusammengesetzt, wobei die den Träger bildenden Körper mittels Punkt- oder Rollnahtschweissung miteinander verbunden sind. Die den Steg des zusammengesetzten Trägers bildenden Blechkörper sind so geformt, dass sie nur in der Stegmitte, also in der Nähe der neutralen Zone des Trägers, fest aneinander liegen und sind im übrigen so gegeneinander abgebogen, dass sie zusammen mit den beiden sogenannten Gurtblechen des Trägers, an welche die Stegbleche festgelegt sind, je einen Hohlraum einschliessen.In terms of its cross-sectional shape, the lightweight construction support according to the invention is composed of four pieces of sheet metal bodies that are identical in pairs, the bodies forming the support being connected to one another by means of spot or roller seam welding. The sheet metal bodies forming the web of the composite beam are shaped so that they only lie tightly against one another in the middle of the web, i.e. in the vicinity of the neutral zone of the carrier, and are otherwise bent against one another so that they together with the two so-called belt plates of the carrier , to which the web plates are fixed, each include a cavity.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem von den beiden Stegblechen und einem Gurtblech gebildeten langgestreckten Hohlraum eine dreieckige Querschnittsform zu geben. Die Blechkörper werden an ihren gemeinsamen Berührungsflächen wie bereits erwähnt mittels Punktschweissung oder Rollnahtschweissung fest miteinander verbunden. Die die Gurtbänder des Trägers bildenden Blechkörper besitzen gegebenenfalls umgebogene Kanten zur Erhöhung der Steifigkeit des fertigen Trägers. Andererseits hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Kanten der den Trägersteg bildenden Blechkörper in der Nähe der Flanschränder umzubiegen und auf ein Umbiegen der Kanten der Gurtbleche zu verzichten.It has proven advantageous to give the elongated cavity formed by the two web plates and a belt plate a triangular cross-sectional shape. As already mentioned, the sheet metal bodies are firmly connected to one another at their common contact surfaces by means of spot welding or roller seam welding. The sheet metal bodies forming the belt straps of the carrier may have bent edges to increase the rigidity of the finished carrier. On the other hand, it has proven to be particularly advantageous to bend the edges of the sheet metal bodies forming the carrier web in the vicinity of the flange edges and to dispense with bending the edges of the belt plates.

Es hat sich gezeigt, dass Gurtbänder mit abgekanteten Rändern wegen der beim Abkanten entstehenden Kerbrissigkeit eine relativ geringe Zugfestigkeit aufweisen. Die gleich ungünstige Kerbrissigkeit entsteht beim Zuschneiden von Blechstreifen, die als Gurtblech Verwendung finden sollen. Man benutzt deshalb erfindungsgemäss solche Blechstreifen, die an den Rändern nicht abgekantet und die ausserdem an den Längskanten unbeschnitten sind, d.h. man verwendet Blechstreifen, deren Naturwalzkante erhalten blieb. Solche Gurtbleche haben gegenüber beschnittenen und/oder abgekanteten Blechstreifen gleicher Dicke und Breite eine wesentlich höhere Zugfestigkeit und sind werkstoff- und gewichtsparend herstellbar.It has been shown that belt straps with folded edges have a relatively low tensile strength because of the cracking that occurs during folding. The equally unfavorable notch cracking occurs when cutting sheet metal strips that are to be used as belt plates. Therefore, according to the invention, sheet-metal strips are used which are not folded at the edges and which are also uncut at the longitudinal edges, i.e. sheet-metal strips are used whose natural rolled edge has been retained. Such belt plates have a significantly higher tensile strength than trimmed and / or folded sheet metal strips of the same thickness and width and can be produced in a material and weight-saving manner.

Die Vorteile des erfindungsgemäss ausgeführten Leichtbauträgers gegenüber vergleichbaren Leichtbauträgern bekannter Bauart sind bedeutend. Es wurde bereits erwähnt, dass bei gleichem Metergewicht nicht nur das Widerstandsmoment, sondern auch die Verwindungssteifigkeit wesentlich grösser ist. Es bietet sich die Möglichkeit des kraftschlüssigen Anschlusses tragender Bauteile im Steg des Trägers in unmittelbarer Nähe der y-Achse, wobei die Verbindungsmittel infolge der doppelseitigen Zugängigkeit des Trägers gegenüber einem Kastenträger bequem angebracht werden können. Der erfindungsgemäss ausgeführte Träger besitzt ein grösseres Widerstandsmoment in der y-Achse als der bekannte Doppel-C-Träger. Die Anlageflächen sind infolge des Durchgehens der Gurtbänder völlig eben. Die Herstellung der Einzelteile des Trägers sowie auch das Zusammensetzen dieser Teile bietet keinerlei Schwierigkeiten.The advantages of the lightweight construction carrier designed according to the invention over comparable lightweight construction carriers of known design are significant. It has already been mentioned that with the same weight per meter, not only the section modulus but also the torsional stiffness is significantly greater. There is the possibility of non-positive connection of load-bearing components in the web of the girder in the immediate vicinity of the y-axis, whereby the connecting means can be conveniently attached due to the double-sided accessibility of the girder in relation to a box girder. The carrier designed according to the invention has a larger section modulus in the y-axis than the known double C-carrier. The contact surfaces are completely flat as the belt straps run through. The manufacture of the individual parts of the carrier as well as the assembly of these parts does not present any difficulties.

Die Anwendung des Leichtbauträgers erfolgt bei vorfabrizierten Häuser in ein- oder mehrgeschossiger Bauart, die ein tragendes Stützgerippe besitzen, in Bauten nach normaler Bauweise und in anderen Fabrikationszweigen, zum Beispiel Waggonbau und Kraftfahrzeugbau, an Stellen, an denen leichte Träger mit hohem Widerstandsmoment in der X-Achse und in der y-Achse und hohe Drehsteifigkeit notwendig sind.The lightweight girders are used in prefabricated houses with a single or multi-storey structure that have a load-bearing supporting framework, in buildings according to normal construction and in other branches of manufacture, e.g. wagon construction and motor vehicle construction, in places where light girders with a high section modulus are located in the X -Axis and in the y-axis and high torsional rigidity are necessary.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele im Querschnitt dargestellt.In the drawing, two exemplary embodiments are shown in cross section.

Abb. 1 zeigt einen Leichtbauträger, bei welchem die Kanten der Gurtbänder umgebogen sind;Fig. 1 shows a lightweight carrier in which the edges of the belt straps are bent;

Abb. 2 zeigt einen Leichtbauträger mit Gurtbändern, deren Längskanten nicht beschnitten sind und bei dem die Kanten der den Trägersteg bildenden Blechkörper in der Nähe der Gurtblechkante umgebogen sind;Fig. 2 shows a lightweight girder with belt straps, the longitudinal edges of which are not trimmed and in which the edges of the sheet metal bodies forming the carrier web are bent in the vicinity of the belt sheet edge;

Abb. 3 zeigt die Leistungskurve der Leichtbauträger gemäss der Erfindung und ferner die Kurve zweier bekannter Träger, die zum Vergleich herangezogen wurden. Der Leichtbauträger gemäss der Erfindung ist mit A bezeichnet,Fig. 3 shows the performance curve of the lightweight girders according to the invention and also the curve of two known girders that were used for comparison. The lightweight support according to the invention is denoted by A,

während der bekannte Doppel-C-Träger mit Bwhile the well-known double C-carrier with B

und ein genormter Doppel-T-Träger mit C bezeichnet wurde.and a standardized double-T-beam was designated with C.

Die Stegbleche 1, 1' bzw. 2, 2' sind mit ihren Anlageflächen mittels Punkt- oder Rollnahtschweissung verbunden. Die Gurtbleche 3 bzw. 4 sind mit den Stegblechen 1, 1' bzw. 2, 2' ebenfalls mittels Punkt- oder Rollnahtschweissung fest verbunden. Die Ränder 5 der Gurtbleche 3 (Abb. 1) bzw. die Ränder 6 der den Steg des Trägers bildenden Blechkörper 2 sind aus der Ebene der Gurtbleche rechtwinklig abgebogen. Bei jeder der dargestellten Querschnittsformen werden von den beiden den Steg bildenden Blechen 1, 1' und einem Gurtblech 3 oder 4 je ein Hohlraum 7, 7' gebildet. Der eingeschlossene Hohlraum zeigt die Querschnittsform eines Dreiecks.The web plates 1, 1 'or 2, 2' are connected to their contact surfaces by means of point or roller seam welding. The belt plates 3 and 4 are firmly connected to the web plates 1, 1 'or 2, 2' also by means of point or roll seam welding. The edges 5 of the belt plates 3 (Fig. 1) or the edges 6 of the sheet metal body 2 forming the web of the carrier are bent at right angles from the plane of the belt plates. In each of the cross-sectional shapes shown, a cavity 7, 7 'each is formed by the two metal sheets 1, 1' forming the web and a belt plate 3 or 4. The enclosed cavity shows the cross-sectional shape of a triangle.

Claims

1. Lightweight construction girders composed of at least partially profiled thin-walled sheet metal bodies from two sheet metal bodies forming the so-called belts of the girder and two identical sheet metal bodies forming the so-called web of the girder, all of which are firmly connected to one another, e.g. by means of spot or seam welding,

characterized by such a shape of the two sheet metal bodies (1, 2) forming the carrier web that they only lie against one another in the web center, i.e. in the vicinity of the neutral axis of the carrier, and are otherwise deformed in such a way, for example by folding, that they together with each of the two belt plates (3, 4) each enclose a cavity (7, 7 ').

2. Lightweight carrier according to claim 1,

characterized in that the elongated cavity (7) formed by the two web plates and a belt plate has a triangular cross-sectional shape.

3. Lightweight carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the straps have a greater thickness than the web plates.

4. Lightweight construction carrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the belts consist of sheet metal strips that are uncut on the longitudinal edges and not bent over with the rolled edge that has been preserved.